Przejdź do treści

Co New Horizons widzi w głębokim Kosmosie?

Na zdjęciu: Fragment Ultra Głębokiego Pola Hubble'a przedstawia oszałamiający zbiór galaktyk. Ale wiele słabo świecących galaktyk przekracza nawet czułość Hubble'a. Pytanie, ile z nich jest zbyt słabych, by Hubble mógł je wykryć?

New Horizons, misja NASA do zewnętrznego Układu Słonecznego, ukazała nam... więcej światła niż oczekiwano. Może to oznaczać, że w widzialnym Wszechświecie jest więcej galaktyk, niż dotychczas myśleliśmy.

Jeśli skierujemy teleskop na dany wycinek przestrzeni, najprawdopodobniej zobaczymy gwiazdy, galaktyki i świecący gaz międzygwiazdowy. Teraz odejmijmy to wszystko, o czym już wiemy, i pomyślmy, co powinniśmy widzieć wówczas. Nic – pustą czarną przestrzeń. Czy na pewno tak jest?

Nie. Przynajmniej zdaniem naukowców z zespołu New Horizons. Sonda, która przeleciała w pobliżu Plutona, Charona i innego obiektu Pasa Kuipera o nazwie Arrokoth, skierowała teraz swój aparat w jeszcze bardziej odległe rejony Kosmosu. Tylko po to, by odkryć, że jest tam więcej światła, niż się spodziewano. Może to mieć ogromne konsekwencje dla kosmologii, a zliczanie wszystkich źródeł światła we Wszechświecie stanie się wówczas nieco bardziej skomplikowane.

Tod Lauer (NOIRLab NSF) z zespołu naukowego New Horizons wraz z kolegami wykorzystał dane zebrane przez kamerę New Horizons Long Range Reconnaissance Imager (LORRI), aby wykonać 195 30-sekundowych ekspozycji w siedmiu regionach powyżej i poniżej wypełnionej gwiazdami płaszczyzny naszej Galaktyki. Użyto do tego celu właśnie kamery New Horizons, ponieważ niebo widziane przez tą sondę jest 10 razy ciemniejsze niż to na Ziemi. W przeciwieństwie do zewnętrznych obszarów Układu Słonecznego, w pobliżu Ziemi znajduje się dość dużo pyłu, który rozprasza światło słoneczne w każdym kierunku – także w tył. Obserwatorzy na Ziemi widzą to rozproszone w pyle światło słoneczne jako światło zodiakalne. Utrudniło ono znacznie poprzednie próby pomiaru kosmicznego tła optycznego (COB).

Podobnie jak w przypadku bardziej znanego kosmicznego tła mikrofalowego, astronomowie mierzą COB w dwóch etapach: najpierw obrazują wybraneobszary nieba, a następnie odejmują od nich światło ze wszystkich znanych im źródeł. W pobliżu sondy New Horizons, tam, gdzie wokół jest niewiele pyłu, należy jednak odjąć o jeden zakłócający składnik mniej.

 

New Horizons sfotografowała siedem regionów położonych powyżej i poniżej wypełnionej gwiazdami płaszczyzny Galaktyki. Źródło: Lauer i in./Astrophysical Journal 2021
Na zdjęciu: New Horizons sfotografowała siedem regionów położonych powyżej i poniżej wypełnionej gwiazdami płaszczyzny Galaktyki.
Źródło: Lauer i in./Astrophysical Journal 2021

 

Jednak nadal istnieje wiele widocznych źródeł światła, z którymi trzeba sobie poradzić: same gwiazdy i galaktyki muszą zostać odjęte od obrazu, podobnie jak światło tych gwiazd i galaktyk, które znajdują się już poza polem widzenia, ale których blask rozprasza się w obiektywie kamery. Są też gwiazdy i galaktyki na tyle słabe, że sam aparat nie może nawet ich rozróżnić. Usuwa się je wówczas za pomocą symulacji komputerowych.

Na sam koniec naukowcy odjęli wkład od wszystkich gwiazd Drogi Mlecznej, których światło rozprasza się na pyle międzygwiazdowym, i oparli obliczenia na obserwacjach tzw. galaktycznych cirrusów.
https://skyandtelescope.org/sky-and-telescope-magazine/galactic-cirrus-…

Ale nawet po uwzględnieniu wszystkiego, co według astronomów składa się na światło widzialne, zespół New Horizons otrzymał pozostałe, „dodatkowe” światło, którego wciąż nie dało się wyjaśnić. Lauer i jego współpracownicy nazwali ten składnik „rozproszonym kosmicznym tłem optycznym” i opisali swe wnioski w czasopiśmie Astrophysical Journal z 10 stycznia 2021 roku.
 

 

 Obrazy z New Horizons przedstawiają przestrzeń kosmiczną, ale wciąż zawierają w sobie kilka gwiazd Drogi Mlecznej i galaktyk tła.

Na zdjęciu: Obrazy z New Horizons przedstawiają przestrzeń kosmiczną, ale wciąż zawierają w sobie kilka gwiazd Drogi Mlecznej i galaktyk tła.
Źródło: Lauer i in. / Astrophysical Journal 2021

 

Nieco ponad cztery lata temu Christopher Conselice (Uniwersytet w Nottingham w Wielkiej Brytanii) obliczył całkowitą liczbę galaktyk we Wszechświecie, na podstawie liczby tych znalezionych w Ultra Głębokim Polu Hubble'a (HUDF). Ekstrapolując do bardzo słabych jasności, on i jego zespół doszli do wniosku, że Hubble „pominął” około 90% galaktyk w widzialnym Wszechświecie, których ilość wcześniej oszacowano metodami naukowymi. To sugerowało, że istnieje 10 razy więcej galaktyk niż wynikało z wcześniejszych badań.

To, co odkrył zespół New Horizons, zmienia te szacunki jeszcze bardziej – ale „w dół”. Zgodnie z tym na polu Hubble'a Ultra Deep Field brakuje tylko 50% znanych nam galaktyk. Ale to nadal oznaczałoby, że są ich setki miliardów, czyli dwa razy więcej niż znamy obecnie skatalogowanych, wykrytych galaktyk. Co jednak sprawia, że pojawia się to „ekstra” światło w Kosmosie?

Nie jest wcale oczywiste, czy całe to dodatkowe światło pochodzi z nieznanych nam galaktyk. Wszyscy astronomowie mogą teraz powiedzieć, że istnieje źródło światła, którego zwyczajnie nie wychwytują istniejące katalogi gwiazd i galaktyk.

Część tego nadmiaru może także znaleźć proste wytłumaczenie, gdy tylko zagłębimy się w szczegóły. Shuji Matsuura (Uniwersytet Kwansei Gakuin, Japonia), który wraz z kolegami z Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER) również znalazł poszlaki „dodatkowego” światła, zasugerował, że zespół New Horizons mógł nie docenić wkładu rozproszonego światła samej Drogi Mlecznej. Zaleca ostrożność w stwierdzaniu, że istnieje tu jakieś „rozproszone kosmiczne tło optyczne”.

Nawet jeśli wynik okaże się niedokładny, poza słabymi galaktykami istnieje wiele innych źródeł światła. Być może astronomowie nie uwzględnili na przykład świecenia słabych halo gwiazdowych galaktyk. A może jest więcej „zagubionych” gwiazd, niż myśleliśmy, gwiazd wyrwanych ze swoich macierzystych galaktyk podczas ich fuzji, a teraz unoszących się swobodnie w przestrzeni międzygalaktycznej.
 

 

Głęboki obraz spiralnej krawędzi galaktyki NGC 891, uchwycony przez R. Jaya GaBany'ego w Obserwatorium Black Bird II, ujawnia słabe światło gwiazd na zewnętrznych krawędziach tej galaktyki.
Na zdjęciu: Głęboki obraz spiralnej krawędzi galaktyki NGC 891, uchwycony przez R. Jaya GaBany'ego w Obserwatorium Black Bird II, ujawnia słabe światło gwiazd na zewnętrznych krawędziach tej galaktyki. Niektóre z „dodatkowych” świateł tła, które widzą astronomowie, mogą pochodzić z halo gwiazd, a nawet „zagubionych” gwiazd, które opuściły swoje galaktyki na dobre.

 


Czytaj więcej:


Źródło: Sky & Telescope

Opracowanie: Elżbieta Kuligowska

Na zdjęciu: Fragment Ultra Głębokiego Pola Hubble'a przedstawia oszałamiający zbiór galaktyk. Ale wiele słabo świecących galaktyk przekracza nawet czułość Hubble'a. Pytanie, ile z nich jest zbyt słabych, by Hubble mógł je wykryć?
Źródło: NASA/ESA/H. Teplitz/ M. Rafelski (IPAC/Caltech)/A. Koekemoer (STScI)/R. Windhorst (Arizona State University)/Z. Levay (STScI)

Reklama