Теперь, спустя более 18 лет после запуска и девять лет после картирования поверхности Плутона, космический аппарат New Horizons нашел ответ. Дрейфуя на расстоянии более 5,4 миллиарда миль (8,8 миллиарда километров) от Земли в холодном, темном пространстве внешней Солнечной системы, космический аппарат измерил свет Вселенной. Исследователи опубликовали свои результаты в среду (28 августа) в журнале The Astrophysical Journal.
Фон видимого света, сложившийся за время существования Вселенной (так называемый космический оптический фон, или КОФ), важен для астрономов, поскольку он помогает им сопоставить свет, исходящий от звезд и внешних поверхностей черных дыр, с тем, что предсказывает теория.
Если эти два показателя совпадают, значит, наша нынешняя картина Вселенной в основном верна; если же они расходятся, это может означать, что во Вселенной происходит нечто большее, чем нам известно на сегодняшний день. Однако точно измерить КОБ с Земли или даже из внутренней части Солнечной системы крайне сложно.
«Люди неоднократно пытались измерить его напрямую, но в нашей части Солнечной системы слишком много солнечного света и отраженной межпланетной пыли, которая рассеивает свет, превращая его в туман, заслоняющий слабый свет далекой Вселенной», — сказал соавтор исследования Тод Лауэр, соисследователь New Horizons и астроном из лаборатории NOIRLab Национального научного фонда в Тусоне (Аризона). «Все попытки измерить силу COB из внутренней части Солнечной системы страдают от больших неопределенностей».
Чтобы преодолеть эту проблему, космический аппарат New Horizons подождал, пока он не оказался далеко в поясе Койпера, на пути к межзвездному пространству. Затем он использовал свое тело, чтобы укрыть камеру дальнего обзора (LORRI) от солнечного света, и направил себя в сторону от яркого ядра Млечного Пути. Затем космический аппарат сделал два десятка снимков Вселенной.
После тщательной калибровки наблюдаемых уровней света с данными, полученными в инфракрасном диапазоне спутником Planck, чтобы отсеять пыль, исследователи пришли к оценке видимого света Вселенной — интенсивности излучения 11,16 нановатт на стерадиан.
Результат совпал с интенсивностью света, который, как считается, генерировали все галактики за последние 12,6 миллиарда лет, а это значит, что (по крайней мере, в видимом спектре) астрономы вряд ли упустили что-то важное в своих моделях.
«Самая простая интерпретация заключается в том, что КОБ полностью обусловлена галактиками», — говорит Лауэр. «Глядя за пределы галактик, мы обнаруживаем там темноту и ничего больше».
Этот результат не только подчеркивает важность наблюдений, сделанных New Horizons, но и открывает новые горизонты для дальнейших исследований. Теперь астрономы могут сосредоточиться на других аспектах космического оптического фона и его связи с темной материей и темной энергией, которые продолжают озадачивать ученых. Поняв, что уже известные галактики в значительной степени определяют тот свет, который мы наблюдаем, они могут перейти к вопросам о природе этих тёмных компонентов, которые составляют большую часть массы и энергии во Вселенной.
Исследователи также надеются использовать этот метод наблюдения для изучения других областей космоса, которые еще не были исследованы так подробно. Удаленные галактики, которые могут быть поглощены в облаках большего расстояния, также могут иметь влияние на фон, и следующий шаг заключается в том, чтобы оцифровать и анализировать данные с новых наблюдательных миссий, которые планируются в ближайшем будущем.
«Эти результаты служат отправной точкой», — добавил Лауэр. «Мы можем использовать это как базу для глубоких исследований, погружаясь в вопросы о том, как формировалась структура Вселенной и как она эволюционировала со временем».
Кроме того, команда New Horizons настойчиво работает над изучением других небесных тел в поясе Койпера и за его пределами. Каждое новое наблюдение может предоставить дополнительные подсказки о том, как свет и материи взаимодействуют в космосе с точки зрения различных физический процессов, включая взаимодействие света с межзвёздной средой.
Таким образом, хотя исследование КОБ и подтвердило надежность текущих моделей Вселенной, оно также открыло двери для множества новых вопросов и возможных открытий. Этот захватывающий этап в астрономии напоминает о том, что каждое открытие, по сути, порождает новые вопросы и задачи для будущих поколений исследователей, которые с нетерпением ожидают возможности разгадать космические загадки.
