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费米望远镜帮助计算宇宙内恒星的数量

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研究人员在星期二宣布,天文学家测量了来自宇宙内所有恒星的背景光并推算出了自从宇宙的黎明以来产生的恒星的数量。

上图显示EBL研究中使用的150颗耀变体(绿点)。背景图显示整个天空,是利用费米四年期间在来自能量在100亿电子伏特(GeV)以上的伽马射线波段的观测。银道面从图中间穿过。费米的LAT仪器是第一个在这个能量波段探测到500多个源的仪器。 影像提供:NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration

 利用来自美国宇航局的费米伽马射线空间望远镜的观测,科学家发现了来自遥远的耀变体-在星系中心辐射伽马射线的超大质量黑洞-的辐射。

当物质掉进超大质量黑洞,其中一些加速向相反方向向外逃逸。如果这种能量喷流指向地球,费米望远镜能够探测到它的伽马射线。

伽马射线是最高能量形式的光,有时候具有比可见光高十亿倍的能量。

伽马射线来自耀变体,旅行了数十亿光年才到达地球,就像浓雾中的灯塔的光束,伽马射线在穿越宇宙的旅行中,其亮度变暗了。

 “我们把耀变体当作宇宙灯塔,”Marco Ajello说,他是斯坦福大学卡弗里粒子天体物理学和宇宙学研究所,以及加州大学伯克利分校的空间科学实验室的研究人员。

宇宙内星光的总和被称为星系外背景光。据华盛顿特区的海军研究实验室的天体物理学家Justin Finke说,当伽马射线穿越宇宙时,它能够遭遇背景光,这让它转变为电子及其反物质对应体,正电子。

科学家把星系外背景光命名为宇宙雾。在更大的距离上,更多的伽马射线被宇宙雾吸收。

“对遥远的耀变体,来自这个源的更多的伽马射线将从光谱中消失,”Finke说。“如果耀变体更近,我们将观测到更多的原始的伽马射线。”

研究人员利用150颗耀变体测量宇宙雾,据Ajello说,他是该项研究的首席科学家,发表在11月1日的《科学快讯》上。

费米EBL测量让天文学家约束曾经在宇宙内照耀的恒星的数量。 进一步,这些测量将作为早期宇宙(接近恒星形成的高峰)理论研究的指导。影像提供:NASA/Goddard Space Flight Center

Ajello说,这项研究发现宇宙每1千亿立方光年里拥有1.4颗恒星,恒星之间的平均距离约4150光年。

“费米利用伽马射线测量了宇宙内恒星辐射的所有紫外波段和可见光波段的光,”Ajello说。

Finke说,当宇宙约4亿岁时,第一批恒星形成了。恒星产生的速率上升,直到宇宙约30亿岁时,现在正在稳定地减小。

价值6亿9千万美元的费米望远镜于2008年发射,设计任务是研究宇宙内最高能量的现象,包括黑洞,中子星,脉冲星和伽马射线暴,宇宙内最强大的爆发。

Ajello说费米的发现可以作为詹姆斯韦伯空间望远镜的探路者,后者将能够拍摄宇宙在137亿年前形成后的第一批星系的影像。

“利用费米,我们迈出了进入这个最终的宇宙前沿的第一步,”Volker Bromm说,他是得克萨斯大学奥斯汀分校的副教授。

(全文完)