Сонда на NASA впери поглед в космическата тъмнина и откри неочаквани източници на светлина

През юли 2015-а сондата „Нови хоризонти“ на NASA влезе в историята като първата, прелетяла изключително близко до Плутон.

Впоследствие на 31 декември 2018-а космическият апарат осъществи и първата среща с обект от пояса на Кайпер, известен като Арокот (AKA 2014 MU96). В допълнение, уникалното разположение на „Нови хоризонти“ във външните предели на Слънчевата система позволява на астрономите да извършват редки и доста плодоносни научни операции. Например измервания на паралакса (термин, който характеризира видимото изместване на положението на един наблюдаван обект, дължащо се на неговото наблюдение от две различни точки) на Проксима Кентавър и Wolf 359 – две от най-близките звезди до Слънчевата система.

Освен това екип от астрономи, ръководени от Националната обсерватория за оптични наблюдения (NOAO) и Югозападният изследователски институт (SwRI) използваха архивни данни от инструмента LORRI на сондата, за да измерят космическия оптичен фон (COB).

Изследването, което наскоро бе прието за публикуване от The Astrophysical Journal, е ръководено от Тод Р. Лауер от NOAO. Към него се присъединяват Алън Стърн от мисията „Нови хоризонти“ и изследователи от SwRI, NASA, лабораторията за приложна физика към университета „Джонс Хопкинс“ (JHUAPL), Научния институт за космически телескопи  (STSI), Лунния и планетарен институт (LPI), института SETI и множество университети и институции.

Казано по-простичко, COB представлява светлината от всички източници извън Млечния път, която се разпределя дифузно сред наблюдаемата Вселена. В известен смисъл това е видимият светлинен аналог на космическия микровълнов шум (CMB) и представлява важно мерило за астрономите. Когато измерват тази светлина, те могат да определят разположението на звездите, размера и плътността на галактиките и да тестват теории за структурата и формацията на космоса.

Прецизното измерване на COB е важно по няколко причини. Като за начало, фонът е важен за историята на звездната формация, звездните купове, галактиките, черните дупки, галактическите купове и гигантските структури във Вселената.

Съответно когато знаем колко точно тъмно е нощното небе, ние можем да научим повече за формацията и еволюцията на Вселената.

Освен това астрономите се опитват да разберат дали съществува и дифузен компонент към космическия оптичен шум (dCOB) – източник на фотони, който не се асоциира с нито един известен на този етап обекти.

Наличието на подобен компонент ще позволи на астрономите да проверят каква част от космическата фонова светлина би могла да идва от обекти, намиращи се в региони с ниска плътност във Вселената, или от такива, образували се преди Вселената да се организира по начина, който виждаме днес.

dCOB би могъл да отразява и производството на фотони от по-екзотични процеси – например унищожението или разлагането на частици тъмна материя (а това, разбира се, ще ни е от полза на търсенето на тази „невидима“ маса).

За съжаление, този тип изследвания са изключително проблемни, тъй като наземните телескопи се влияят от атмосферните влияния, а космическите – от смущения, породени от зодиакалната светлина.

Траекторията на сондаа "Нови хоризонти". Източник: NASA/JHUAPL

В резултат на това съществуват сериозни несъответствия в яркостта на оптичния шум, измервана през годините.

За един космически апарат, намиращ се във външните предели на Слънчевата система обаче, тези смущения не представляват пречка. Ето защо астрономите разчитаха на всички предишни мисии, достигнали пространството отвъд Нептун, за да измерват космическия оптичен фон (например Пионер 10 и 11, както и Вояджър 1 и 2).

Телескопът „Хъбъл“ също е измервал COB, но неговите данни са доста ограничени на фона на тези от „Нови хоризонти“.

Разположението на седемте галактически ширини. Източник: Lauer et al., arXiv, 2020

За целта на своето изследване Лауер и неговият екип проучват нивата на яркост, регистрирани от LORRI, на седем галактически ширини, когато „Нови хоризонти“ е била на 42 до 45 астрономически единици от Слънцето.

На това разстояние средните нива на светлината са били 10 пъти по-тъмни, отколкото „Хъбъл“ е могъл да наблюдава. След като коригира данните и изолира смущенията, екипът извършва симулация Монте Карло, за да моделира потенциалните източници на светлина.

По този начин учените успяват да различат наличието на дифузен компонент с неизвестен произход. Той вероятно е вследствие от наличието на бледи галактики, които досега не са били откривани.

Лауер и колегите му заключават, че сегашният ценз на бледите галактики е неточен и не включва поне половината от тези с очевиден магнитуд 30 или повече.

Това не е първият път, в който се нанасят корекции по галактическия ценз. Допреди няколко години астрономите смятаха, че съществуват 200 млрд. галактики в наблюдаемата Вселена. През 2016-а обаче тези изчисления бяха преразгледани и днес се смята, че има поне 2 трилиона галактики! На базата на новото проучване на Лауер много е възможно този брой отново да бъде променен.

Източник: Science Alert