Аппарат New Horizons провел прямые измерения количества видимого света, генерируемого Вселенной

Вселенная гораздо ярче, чем мы можем себе представить. Это показало недавнее исследование, проведенное группой астрономов под руководством Марка Постмана из Научного института космического телескопа. С помощью зонда НАСА New Horizons они измерили общее количество видимого света, генерируемого Вселенной, с беспрецедентной точностью.

Ученые воспользовались уникальным положением New Horizons, который в настоящее время находится на расстоянии более 5,4 миллиарда километров от Земли, далеко за орбитой Плутона. На таком расстоянии зонд находится в области Солнечной системы, достаточно удаленной от Солнца, чтобы обеспечить самое темное небо, доступное для любого существующего телескопа. Это позволило провести прямые измерения так называемого космического оптического фона. Это сумма всего видимого света, производимого во Вселенной.

Исследование позволило решить загадку, которая озадачивала ученых с 1960-х годов, когда астрономы Арно Пензиас и Роберт Уилсон обнаружили, что космос пронизан сильным микроволновым излучением (CMB), остатком Большого взрыва. С тех пор астрономы нашли доказательства того, что небо заполняют фоновые рентгеновские, гамма- и инфракрасные лучи. Однако измерить фон «обычного» (видимого) света до сих пор было крайне сложно с Земли или из любой точки внутренней Солнечной системы. Это связано с загрязнением света межпланетным солнечным светом и пылью.

Новые горизонты фотографируют космический свет

Миссия New Horizons была запущена в январе 2006 года с главной целью — исследовать Плутон и пояс Койпера. После успешного пролета Плутона в июле 2015 года зонд продолжил свое путешествие к краю Солнечной системы, предоставив ученым уникальную возможность изучить этот удаленный регион.

Зонд оснащен несколькими научными приборами. Среди них — Long Range Reconnaissance Imager (LORRI), камера высокого разрешения, которая сыграла решающую роль в этом исследовании. LORRI предназначен для получения детальных изображений в условиях низкой освещенности, что делает его идеальным для измерения слабого фонового света Вселенной.

Летом 2023 года с расстояния, в 57 раз превышающего расстояние между Землей и Солнцем, New Horizons использовал LORRI для сканирования Вселенной, собирая изображения с двух десятков отдельных полей зрения. Камера была намеренно экранирована от Солнца основным корпусом зонда, не позволяя даже самым слабым солнечным лучам попадать прямо на чувствительное устройство. Поля для съемки также были выбраны вдали от яркого диска и ядра Млечного Пути и близлежащих ярких звезд, что обеспечило наилучшие условия для измерения космического фонового света.

Насколько яркой является Вселенная

Результаты исследования удивительны. После учета всех известных источников света, таких как фоновые звезды и свет, рассеиваемый тонкими пылевыми облаками в пределах Млечного Пути, исследователи обнаружили, что оставшийся уровень видимого света полностью соответствует интенсивности света, генерируемого всеми галактиками за последние 12,6 миллиарда лет.

Измерения показали, что точное значение интенсивности космического оптического фона составляет 11,16 ± 1,65 нановатт на квадратный метр в стерадиан. Эта единица измерения определяет мощность светового излучения на единицу площади и на единицу телесного угла. Измерения проводились при длине волны 0,608 микрометра, что соответствует видимому оранжево-красному свету.

Из этой общей интенсивности большая часть может быть отнесена к известным фоновым галактикам, т.е. к идентифицируемым галактическим источникам. Разница в интенсивности классифицируется как «аномальная интенсивность». Однако неопределенность больше, чем само значение, что означает, что статистически оно не сильно отличается от нуля и может быть просто связано с погрешностями измерений. Таким образом, других источников фонового света, неизвестных астрономам, не существует.

«Самая простая интерпретация заключается в том, что космический оптический фон полностью обусловлен галактиками», — говорит Тод Лауэр, соисследователь проекта New Horizons и астроном Национального научного фонда. «Глядя за пределы галактик, мы обнаруживаем темноту, и ничего больше».

С результатами исследования, опубликованными в журнале The Astrophysical Journal, можно ознакомиться здесь.