Verborgen in de duisternis tussen de sterren is al het licht dat het universum sinds de oerknal heeft gecreëerd.
Nu denken wetenschappers dat ze ongeveer weten hoeveel licht dat is. Sinds hun geboorte een paar miljoen jaar na de oerknal, hebben sterren ongeveer 4 x 10 ^ 84 fotonen of lichtdeeltjes geproduceerd, volgens nieuwe metingen die vandaag (29 november) in het tijdschrift Science zijn gerapporteerd.
Het meeste licht in het universum komt van sterren, zei Marco Ajello, co-auteur en astrofysicus aan de Clemson University.
Dit is wat er gebeurt: sterren zoals onze zon worden aangedreven door kernreacties in de kern, waar waterstofprotonen samen worden gesmolten om helium te creëren. Bij dit proces komt ook energie vrij in de vorm van gammastraalfotonen. Deze fotonen hebben honderd miljoen keer meer energie dan de gewone fotonen die we zien als zichtbaar licht.
Omdat de kern van de zon erg dicht is, kunnen die fotonen niet ontsnappen en blijven ze botsen tegen atomen en elektronen, waardoor ze uiteindelijk energie verliezen. Honderdduizenden jaren later verlaten ze de zon, met ongeveer een miljoen keer minder energie dan zichtbaar licht, zei Ajello.
Het licht dat we kunnen zien, komt van fotonen die zijn gemaakt door sterren in ons eigen sterrenstelsel, inclusief de zon. Het meten van al dat andere licht in andere delen van het universum - verborgen in de donkere lucht tussen de sterren die we kunnen zien - is 'moeilijk, omdat het heel erg zwak is', vertelde Ajello aan WordsSideKick.com. Inderdaad, proberen om al het licht in het universum te zien, zou zijn alsof je naar een gloeilamp van 60 watt kijkt op 4 kilometer afstand, voegde hij eraan toe.
Ajello en zijn team gebruikten dus een indirecte methode om dit licht te meten, op basis van gegevens van NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope, die sinds 2008 in een baan om de aarde draait. De onderzoekers keken naar gammastraling die werd uitgezonden door 739 blazars (ongelooflijk helder sterrenstelsels met zwarte gaten die gammastralen in onze richting schieten) en één gammastraaluitbarsting (een explosie met extreem hoge energie) om te schatten hoeveel sterrenlicht er in verschillende tijdperken van het heelal bestond - hoe verder de bron van de gammastraling vandaan was , hoe langer geleden de tijd.
Terwijl ze door het heelal gaan, werken de fotonen in deze gammastraling samen met het "extragalactische achtergrondlicht", een mist van ultraviolette, optische en infrarode fotonen geproduceerd door sterren. Dit proces transformeert de fotonen in elektronen en hun antimateriepartners, positronen. Door deze kleine veranderingen te detecteren, konden Ajello en zijn team inschatten hoeveel sterrenlicht of "mist" er op verschillende tijdstippen was.
De wetenschappers ontdekten dat sterren ongeveer 10 miljard jaar geleden het snelst vormden en dat de stervorming daarna enorm afnam. De totale hoeveelheid geproduceerd sterlicht ooit ", is niet erg belangrijk," zei Ajello.
In feite zou het 4 x 10 ^ 84-getal dat de onderzoekers berekenden voor het totale aantal geproduceerde fotonen ongeveer 10 keer te laag zijn. Dat komt omdat het geen fotonen in het infraroodspectrum bevat, die een lagere energie hebben dan zichtbaar licht, zei Ajello.
Het spannendere resultaat is dat de onderzoekers vanaf het (bijna) begin konden berekenen hoeveel en welke soorten fotonen er in verschillende tijdperken van het heelal bestonden. Ajello en zijn team hebben een geschiedenis van sterrenlicht opgebouwd die meer dan 90 procent van de kosmische tijd beslaat. Om de andere 10 procent, het allereerste begin van sterrenlicht, te construeren, 'zouden we misschien nog 10 jaar observatie moeten wachten', zei Ajello.
Een momentopname van het sterrenlicht dat tijdens de kindertijd van het universum is gecreëerd, kan afkomstig zijn van de enorme James Webb-ruimtetelescoop, die naar verwachting in 2021 wordt gelanceerd, zei Ajello.
Dit is 'weer een mijlpaal van het Fermi-team', schreef Elisa Prandini, een postdoctoraal onderzoeker bij de afdeling natuurkunde en astronomie aan de Universiteit van Padova in Italië, in een perspectiefstuk in hetzelfde nummer van Science. Prandini, die niet betrokken was bij het huidige onderzoek, beëindigde ook haar perspectief met een vermelding van de James Webb-ruimtetelescoop en de meer "directe" metingen die het zou kunnen opleveren.
