Астрономы, воспользовавшись возможностями и положением космического аппарата New Horizons, выполнили самые точные и прямые измерения общего количества света, генерируемого Вселенной.
New Horizons находится на расстоянии более 7,3 миллиарда километров от Земли, в регионе Солнечной системы, достаточно далёком от Солнца, чтобы обеспечить самое тёмное окружение, доступное любому существующему телескопу, и предоставить уникальную точку наблюдения, с которой можно измерить общую яркость Вселенной.
«Теперь у нас есть представление о том, насколько тёмным на самом деле является космос. Результаты показывают, что подавляющее большинство видимого света Вселенной сосредоточено в галактиках. Мы также обнаружили, что нет никаких доказательств значительных уровней света, производимого источниками, которые в настоящее время не известны астрономам» — поделился Марк Постман, астроном из Научного института космического телескопа в Балтиморе и ведущий автор новой статьи, в которой подробно описывается исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal.
Полученные результаты решают загадку, которая озадачивала учёных с 1960-х годов, когда астрономы Арно Пензиас и Роберт Уилсон обнаружили, что пространство Вселенной пронизано мощным микроволновым излучением, которое, как предполагалось, осталось со времён создания самой Вселенной.
Этот результат привёл к присуждению им Нобелевской премии. Впоследствии астрономы также обнаружили доказательства фонового рентгеновского, гамма- и инфракрасного излучения.
Обнаружение фона «обычного» (видимого) света, более формально называемого космическим оптическим фоном, или COB, дало возможность суммировать весь свет, генерируемый галактиками за всю историю существования Вселенной, прежде чем космический телескоп «Хаббл» и космический телескоп «Джеймс Уэбб» смогли напрямую зарегистрировать тусклые галактики.
В эпоху телескопов «Хаббл» и «Джеймс Уэбб» астрономы измеряли COB, чтобы обнаружить свет, который может исходить от других источников, помимо известных галактик. Но измерение общего светового потока Вселенной чрезвычайно сложно с Земли или из любой точки внутренней солнечной системы.
«Люди пытались снова и снова измерять его напрямую, но в нашей части Солнечной системы слишком много света исходит от Солнца и отражается от межпланетной пыли, которая рассеивает свет в туманную дымку, которая скрывает слабый свет из ранней Вселенной. Все попытки измерить силу COB из внутренней части Солнечной системы страдают от большой неопределённости», — сказал Тод Лауэр, член исследовательской команды New Horizons, астроном из Национального научного фонда NOIRLab в Тусоне и соавтор новой статьи.
New Horizons в настоящий момент глубоко в поясе Койпера и направляется к межзвёздному пространству. В конце прошлого лета, с расстояния в 57 раз дальше от Солнца, чем Земля, New Horizons сканировал Вселенную с помощью инструмента LORRI (Long Range Reconnaissance Imager), собрав два десятка отдельных полей изображения.
Сам LORRI был экранирован от солнца основным корпусом космического аппарата, что не позволяло даже самому тусклому солнечному свету напрямую попадать в чувствительную камеру, а целевые поля были расположены вдали от яркого диска и ядра Млечного Пути и близлежащих ярких звёзд.
Наблюдатели New Horizons использовали другие данные, полученные в дальнем инфракрасном диапазоне миссией Planck Европейского космического агентства, о полях с различной плотностью пыли, чтобы откалибровать уровень инфракрасного излучения по отношению к уровню видимого света.
Это позволило точно предсказать и скорректировать присутствие рассеянного пылью света Млечного Пути на снимках COB — метод, который был им во время наблюдения COB в 2021 году с помощью New Horizons, в ходе которого учёные недооценили количество рассеянного пылью света и переоценили избыточный свет от самой Вселенной.
Но на этот раз, после учёта всех известных источников, таких как звёзды и свет, рассеянный тонкими облаками пыли во Млечном Пути, исследователи обнаружили, что остаточный уровень видимого света полностью соответствует интенсивности света, генерируемого всеми галактиками за последние 12,6 миллиарда лет.
«Самая простая интерпретация заключается в том, что COB полностью обусловлен галактиками. Заглянув за пределы галактик, мы найдём там темноту и ничего больше. И это показывает, что наша текущая расширенная миссия вносит важный научный вклад, выходящий далеко за рамки первоначальной цели этой миссии, разработанной для проведения первых близких космических исследований Плутона и объектов пояса Койпера», — сказал Лауэр.
Запущенный в январе 2006 года, аппарат New Horizons провёл историческое исследование Плутона и его спутников в июле 2015 года, а в январе 2019 года предоставил человечеству первую возможность крупным планом рассмотреть объект пояса Койпера — Аррокот.
В настоящее время New Horizons выполняет свою вторую расширенную миссию, снимая далёкие объекты пояса Койпера, исследуя внешнюю гелиосферу Солнца и проводя астрофизические наблюдения со своей уникальной точки обзора в самых отдалённых регионах Солнечной системы.
