Вселенная гораздо ярче, чем мы себе представляем. Исследование группы астрономов под руководством Марка Постмана из Научного института космического телескопа подтвердило это. С помощью зонда НАСА New Horizons исследователи измерили общее количество видимого света Вселенной с невероятной точностью.
Ученые использовали уникальное положение зонда New Horizons, который сейчас находится в 5,4 миллиарда километров от Земли, за орбитой Плутона. На таком удалении New Horizons находится в области Солнечной системы достаточно далекой от Солнца, чтобы обеспечить самое темное небо доступное любому существующему телескопу. Это позволило провести прямые измерения так называемого космического оптического фона — суммы всего видимого света производимого во Вселенной.
Изучение помогло разгадать тайну, которая волновала ученых с 1960-х годов. В это время астрономы Арно Пензиас и Роберт Уилсон обнаружили, что космос пронизано мощным микроволновым излучением (CMB), оставшимся от Большого взрыва. С того времени астрономы нашли доказательства того, что небо заполняют фоновые рентгеновские, гамма- и инфракрасные лучи. Но измерить фон «обычного» (видимого) света до сих пор было крайне сложно с Земли или из любой точки внутренней Солнечной системы. Причина — загрязнение света межпланетным солнечным светом и пылью.
Космический свет открывает новые перспективы фотографии.
Зонд New Horizons стартовал в январе 2006 года с задачей исследования Плутона и пояса Койпера. После полета мимо Плутона в июле 2015 года аппарат продолжил движение к границе Солнечной системы, давая учёным уникальную возможность изучить этот отдаленный регион.
Зонд оборудован несколькими научными приборами, включая камеру высокого разрешения Long Range Reconnaissance Imager (LORRI). LORRI предназначен для получения детальных изображений в условиях низкой освещенности и идеально подходит для измерения слабого фонового света Вселенной.
В летние месяцы 2023 года с расстояния, превышающего расстояние между Землей и Солнцем в 57 раз, New Horizons применил LORRI для сканирования Вселенной, получая изображения из двадцати отдельных точек зрения. Камера была защищена от солнечного света основным корпусом зонда, исключая попадание даже слабейших лучей на чувствительное устройство. Выбор мест для съемки также учитывал удаленность от яркого диска и ядра Млечного Пути, а также близлежащих ярких звезд, что обеспечило наилучшие условия для измерения космического фонового света.
Насколько яркой является Вселенная
Результаты исследования поразительны. Учитывая все известные источники света, такие как фоновые звёзды и свет, рассеиваемый тонкими пылевыми облаками в пределах Млечного Пути, исследователи обнаружили, что оставшийся уровень видимого света полностью соответствует интенсивности света, производимого всеми галактиками за последние 12,6 миллиарда лет.
Измерения установили точное значение интенсивности космического оптического фона: 11,16 ± 1,65 нановатт на квадратный метр в стерадиан. Такая единица измерения определяет мощность светового излучения на единицу площади и на единицу телесного угла. Измерения выполнялись при длине волны 0,608 микрометра, что соответствует видимому оранжево-красному свету.
Большая часть интенсивности обусловлена известными галактиками-источниками. Разница в интенсивности называется «аномальной», но её неопределенность превышает само значение, что означает статистически незначительное отклонение от нуля и возможное влияние погрешностей измерений. Следовательно, неизвестных источников фонового света не существует.
«Самая простая интерпретация гласит, что весь космический оптический фон исходит из галактик. — Убедившись в этом на границе нашей галактики, мы видим лишь пустоту — говорит Тод Лауэр, соисследователь проекта New Horizons и астроном Национального научного фонда.
Результаты исследования из журнала The Astrophysical Journal доступны. .