New Horizons измерил свет от всех галактик во Вселенной

Фоновое излучение в космосе — не только космическое фоновое излучение, о котором многие вспоминают, услышав об этом понятии. Астрономы на протяжении десятилетий изучали различные типы фонового излучения, такие как инфракрасное и гравитационно-волновое. На сегодня известно, что во Вселенной существует множество источников излучения.

Космический аппарат New Horizons от NASA, который сегодня находится на значительном удалении от Солнечной системы, предложил уникальную возможность измерить космическое оптическое фоновое излучение (COB). Большая часть света, составляющего COB, исходит от звёзд в галактиках, однако астрономы задавались вопросом, существуют ли другие источники света, заполняющие ночное небо. Используя данные с камеры LORRI на борту New Horizons, группа астрономов во главе с Марком Постманом из Научного института космического телескопа провела исследование и пришла к выводу, что COB является результатом света от всех галактик в пределах нашей наблюдаемой области Вселенной.

Расположение полей NCOB, DCAL, SCAL и IPD показано на карте полного неба IRIS с разрешением 100 мкм в галактических координатах. Источник: Marc Postman, Tod R. Lauer, Joel W. Parker, John R. Spencer, Harold A. Weaver, J. Michael Shull, S. Alan Stern, Pontus Brandt, Steven J. Conard, G. Randall Gladstone, Carey M. Lisse, Simon D. Porter, Kelsi N. Singer, Anne J. Verbiscer

История открытия космического фонового излучения уходит корнями в 1965 год, когда два инженера по телекоммуникациям Арно Пензиас и Роберт Уилсон изучали помехи сигнала в лаборатории Белла. Они обнаружили слабый «гул» во всех направлениях и первоначально приписали его голубиным экскрементам, поскольку голуби гнездились в рупоре радиоприемника. Вместо этого они обнаружили космическое фоновое излучение, — слабое свечение, которое пронизывает Вселенную и является тепловым излучением, оставшимся от Большого взрыва.

Кроме COB, существует другой тип фонового излучения — инфракрасное фоновое излучение. Оно состоит из диффузного инфракрасного свечения, заполняющего Вселенную и исходящего из многочисленных источников на протяжении всей истории вселенной. В основном это тепловые излучения от пылевых частиц, нагретых звёздным излучением. В дополнение к этому существует фон гравитационных волн, хотя его ещё предстоит зарегистрировать.

Изучение COB позволяет исследовать общий энергетический выход Вселенной, а также образование галактик и звёзд на протяжении всей истории космоса. Однако обнаружение COB является сложной задачей, поскольку наземные приборы или те, что находятся на околоземной орбите, подвержены помехам. Например, зодиакальный свет является результатом рассеяния солнечного света межпланетной пылью, он доминирует во внутренней части Солнечной системы и затрудняет изучение COB. Зонд New Horizon идеально расположен за орбитой Плутона, на расстоянии более 8 миллиардов километров от помех. На борту New Horizon находится камера LORRI (Long Range Reconnaissance Imager), которая была определена как идеальная платформа для измерения COB.

Используя изображения с камеры LORRI, группа астрономов попыталась измерить COB в диапазоне от 0,4 до 0,9 микрометров. Изображения были получены с высоких галактических широт, чтобы гарантировать отсутствие рассеянного света от Млечного Пути или рассеянного света от ярких звёзд. Выделение вклада COB в общие уровни яркости неба потребовало цифрового вычитания рассеянного света от ярких звёзд и галактик и от слабых звёзд в поле, которые были слабее, чем те, которые можно было обнаружить с помощью LORRI. Результаты показали, что на основе предполагаемого количества галактик в отобранных регионах COB является результатом света от всех галактик в пределах нашей наблюдаемой области Вселенной.