Зображення зліва показує частину нашого неба, яку називають полем Ботеса, в інфрачервоному світлі, тоді як на зображенні праворуч зображено таємниче, фонове інфрачервоне сяйво, зняте космічним телескопом Спітцер NASA в тому ж районі неба. Кредит: НАСА / JPL-Caltech
Що викликає таємниче сяйво випромінювання, яке бачили на всьому небі інфрачервоними телескопами? Відповідь може полягати в поєднанні понять, які є відносно новими для галузі астрономії, і є дещо суперечливими. Зоряні зірки, яких вигнали з галактик, можуть бути вбудовані в ореоли темної матерії, які теоретизувались для оточення галактик. Хоча ореоли темної речовини раніше були виявлені лише опосередковано, спостерігаючи їх гравітаційні ефекти, вони також можуть утримувати джерело загадкового фонового світіння випромінювання.
"Сяйво інфрачервоного фону в нашому небі було величезною таємницею", - сказала Асанта Курай з Каліфорнійського університету в Ірвіні, провідний автор нового дослідження, опублікованого сьогодні в журналі Nature. «У нас є нові свідчення, що це світло від зірок, що затримуються між галактиками. Індивідуально зірки занадто слабкі, щоб їх можна було побачити, але ми думаємо, що ми бачимо їх колективне сяйво ».
Колективне сяйво - це "інтерхало" ореолів темної речовини, що пронизує Всесвіт, і може відповісти на велике питання, чому кількість спостережуваного світла перевищує кількість світла, випромінюваного з відомих галактик.
"Галактики існують у ореолах темної матерії, які значно більші, ніж галактики; Коли галактики утворюються та зливаються разом, ореол темної матерії стає більшим, а зірки та газ опускаються до середини ореолу », - сказав Едвард Л. (Нед) Райт з UCLA та член команди, яка використовувала космічний телескоп Спітцер для шукати джерело інфрачервоного світла. "Ми говоримо, що одна зірка на тисячі не робить цього, а натомість поширюється як темна матерія. Ви не можете добре бачити темну речовину, але ми пропонуємо, що в ній насправді є кілька зірок - лише десята частина 1% від кількості зірок у світлій частині галактики. Одна зірка на тисячі викреслюється з видимої галактики і розподіляється подібно до темної речовини ».
Ореол темної матерії не зовсім темний, сказав Райт. "Невелика частка, десята частина відсотків зірок у центральній галактиці розкинулася в ореол, і це може призвести до коливань, які ми бачимо".
У великих скупченнях галактик астрономи виявили набагато більші відсотки внутрішньогалового світла, які складають 20 відсотків, сказав Райт.
Для цього дослідження Курай, Райт та його колеги використовували космічний телескоп Спітцер для виготовлення інфрачервоної карти регіону неба в сузір’ї Ботес. Світло подорожує до нас уже 10 мільярдів років.
"Імовірно, це світло в ореолах виникає скрізь на небі, і його просто ніде не вимірювали", - сказав Райт, який також є головним дослідником місії NASA Wide-Infrared Survey Explorer (WISE).
"Якщо ми дійсно можемо зрозуміти походження інфрачервоного фону, ми можемо зрозуміти, коли все світло у Всесвіті вироблялося і скільки вироблялося", - сказав Райт. «Історія всього виробництва світла у Всесвіті закодована на цьому тлі. Ми говоримо, що коливання можуть бути спричинені нечіткими краями галактик, які існували в той самий час, коли була створена більшість зірок, приблизно 10 мільярдів років тому. "
На зображеннях Шпіцера світло з’являється біля плямистого малюнка.
Нова знахідка суперечить дослідженню, яке з'явилося цього літа. Олександр "Саша" Кашлинський з Центру космічних польотів НАСА "Годдард" та його команда подивилися на цей самий проміжок неба зі Спітцером і запропонували світлу зробити незвичайний малюнок, що надходить від перших зірок і галактик.
У новому дослідженні Курай та його колеги розглядали дані з більшої частини неба, що називається полем Бутс, що охоплює дугу, еквівалентну 50 повним земним місяцям. Ці спостереження не були настільки чутливими, як дані досліджень Кашлінського групи, але більш масштабний аналіз дозволив дослідникам краще проаналізувати картину фонового інфрачервоного світла.
"Ми розглядали поле Бутса зі Спітцером протягом 250 годин", - сказав співавтор Даніель Стерн з Лабораторії реактивного руху НАСА в Пасадені, Каліфорнія. "Вивчення слабкого інфрачервоного фону було однією з основних цілей нашого опитування, і ми ретельно розробили спостереження з метою прямого вирішення важливого, складного питання про те, що викликає світіння фону ».
Команда зробила висновок, що світлова картина інфрачервоного світіння не відповідає теоріям та комп’ютерному моделюванню перших зірок та галактик. Дослідники кажуть, що сяйво занадто яскраве, щоб бути від перших галактик, які, як вважають, не були такими ж великими або такими ж численними, як галактики, які ми бачимо навколо нас сьогодні. Натомість вчені пропонують нову теорію для пояснення плямистого світла, засновану на теоріях "внутрішньокластерного" або "внутрішньогалового" зіркового світла.
Команда заявила, що для підтвердження цих висновків необхідні додаткові дослідження, додавши, що космічний телескоп Джеймса Вебба повинен допомогти.
"Пристрасне інфрачервоне бачення телескопа Джеймса Вебба зможе безпосередньо побачити деякі найраніші зірки та галактики, а також бродячі зірки, що ховаються між околицями довколишніх галактик", - сказав Ерік Сміт, заступник керівника програми JWST у штаб-квартирі NASA у Вашингтоні. "Таємничі об'єкти, що складають фонове інфрачервоне світло, нарешті можуть бути піддані впливу".
Джерела: NASA, UCLA
