Астрофизики коллаборации Fermi-LAT (Large Area Telescope) опубликовали в Science результаты своих исследований, выполненных в течение девяти лет на космическом гамма-телескопе Fermi. Результатом стала карта звездного неба, каким его видит гамма-телескоп в диапазоне энергий больше 10 ГэВ. Астрофизик Марко Ахелло из Стэнфорда и его коллеги проанализировали данные измерений, чтобы восстановить историю образования звезд на протяжении большей части истории нашей Вселенной.
По словам Марко Ахелло, ученые измерили общее количество звездного света, когда-либо испущенного во Вселенной. Это позволило астрофизикам лучше понять процессы звездной эволюции и проанализировать источники «светового содержимого» мироздания. Согласно полученному результату, общее число фотонов, испущенных звездами, составило 4х1084 штук — это 85-значное число, равное сорока тысячам квадрильонов квадрильонов квадрильонов квадрильонов квадрильонов.
Звезды начали формироваться во Вселенной, когда ей было всего несколько сотен миллионов лет. Всего в видимой вселенной около триллиона триллионов звезд, входящих в состав примерно 2 трлн галактик. Однако суммарное количество света этих звезд, достигающего Земли (за исключением света Солнца), очень невелико и примерно соответствует свету 60-ваттной лампочки, наблюдаемой с расстояния 4 км.
Космический гамма-телескоп Fermi был запущен на орбиту 10 лет назад, 11 июня 2008 года. В течение десятилетия профессор Ахелло изучал данные измерения гамма-излучения 739 блазаров. Блазары — это удаленные галактики, содержащие сверхмассивные черные дыры. При поглощении материи эти дыры испускают «джеты» из высокоэнергичных гамма-лучей, которые достигают Земли в том случае, если наша планета случайно окажется на их пути. Значительная часть этого излучения рассеивается и поглощается в космосе. Измеряя поглощение излучения блазаров, находящихся на разном расстоянии от Земли, астрофизики способны измерить плотность межзвездной среды и в конечном счете восстановить, сколько света было испущено во всех диапазонах электромагнитных волн.
Понимание истории звездообразования во Вселенной играет огромную роль для самых разных областей астрофизики, космологии и физики. Методы, разработанные авторами статьи, могут быть использованы для анализа результатов будущих космических проектов, в том числе данных телескопа Джеймс Уэбб, который будет запущен в 2021 году. Эти данные позволят получить информацию о самой отдаленной эпохе в жизни Вселенной, когда формировались самые первые галактики.
Однако кроме научных результатов, у этой работы есть важный философский и эмоциональный аспект. Тот факт, что обитатели одной небольшой планеты смогли измерить все количество света, испущенного всеми галактиками во Вселенной — воспользовавшись при этом ничтожным количеством энергии, не превышающим свет тусклой лампочки — получил широкое освещение в мировой прессе и призван вызывать у публики гордость за почти безграничные возможности земной науки. Поддержание эмоционального интереса публики к астрономическим и космологическим исследованиям — залог продолжения финансирования подобных исследований и тем самым дальнейшего развития человеческих знаний о Вселенной.