所有可观测宇宙产生的星光都被测量出来了

克莱姆森大学的科学家们从他们在一块多岩石的星球上的实验室中获得了巨大的空间，他们设法测量了整个可观测宇宙历史中产生的所有星光。

天体物理学家认为，我们的宇宙大约有137亿年的历史，它在几亿年前开始形成第一颗恒星。从那以后，宇宙已经成为一个明星制造之旅。现在有大约两万亿个星系和一万亿亿个星系。利用星光测量的新方法，克莱姆森科学大学天体物理学家Marco Ajello及其团队分析了美国宇航局费米伽马射线空间望远镜的数据，以确定宇宙大部分时间内恒星形成的历史。

一份名为“宇宙星形成历史的伽马射线测定”的合作论文于11月30日发表在“科学”杂志上，描述了该团队新测量过程的结果和后果。

“根据费米望远镜收集的数据，我们能够测量出发射的全部星光。这是以前从未做过的，”该论文的第一作者阿杰洛说。“这些光的大部分是由生活在星系中的恒星发出的。因此，这使我们能够更好地理解恒星演化过程，并获得宇宙如何产生其发光含量的迷人见解。”

对所产生的星光量进行数字处理有几个变量，这些变量很难用简单的术语量化。但根据新的测量结果，在被恒星发射后逃逸到太空的光子(可见光粒子)的数量转换为4x10 ^ 84。

或换一种方式：4,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000光子。

尽管有这么大的数字，但值得注意的是，除了来自我们自己的太阳和星系的光线外，到达地球的其余星光非常暗淡 - 相当于一个60瓦的灯泡。从大约2.5英里远的地方完全黑暗。这是因为宇宙几乎难以理解。这也是夜晚天空黑暗的原因，除了来自月亮的光线，可见的恒星和银河系的微弱光芒。

费米伽马射线太空望远镜于2008年6月11日发射到低轨道，最近迎来了10周年纪念日。它是一个强大的天文台，提供了大量关于伽马射线(最有活力的光线形式)及其与河外背景光(EBL)的相互作用的数据，这是一种由所有紫外线，可见光和红外线组成的宇宙雾。由恒星或附近的尘埃发出。Ajello和博士后研究员Vaidehi Paliya分析了近7年来有关739个blazars伽玛射线信号的数据。

Blazars是包含超大质量黑洞的星系，它们能够释放出狭窄准直的高能粒子射流，这些粒子从它们的星系中跃出，并以近乎光​​速的速度划过宇宙。当这些喷气机中的一个碰巧直接指向地球时，即使从极远的地方发出也是可以检测到的。射流内产生的伽马射线光子最终与宇宙雾相撞，留下可观察到的印记。这使得Ajello的团队不仅可以在给定的地方测量雾的密度，而且可以在宇宙历史的给定时间测量雾的密度。

“在星光雾中穿行的伽马射线光子很有可能被吸收，”物理和天文学系助理教授阿耶洛说。“通过测量吸收了多少光子，我们能够测量雾的厚度，并根据时间测量在整个波长范围内有多少光。”

利用星系调查，宇宙的恒星形成历史已经研究了数十年。但是，之前的研究面临的一个障碍是，某些星系对于现今的任何望远镜来说都太遥远或太微弱。这迫使科学家们估计这些遥远星系产生的星光，而不是直接记录它。

通过使用费米的大面积望远镜数据来分析河外背景光，Ajello的团队能够绕过这一点。逃离星系的星光，包括最遥远的星系，最终成为EBL的一部分。因此，对这种宇宙雾的精确测量，最近才成为可能，消除了估计超遥远星系的光发射的需要。

Paliya对所有739个blazars进行了伽马射线分析，其黑洞的质量比太阳大数百万到数十亿倍。

“通过使用离我们不同距离的火星，我们测量了不同时期的总星光，”物理和天文学系的帕利亚说。“我们测量了每个时代的总星光 - 十亿年前，二十亿年前，六十亿年前，等等 - 一直回到恒星首次形成时。这使我们能够重建EBL并确定宇宙的恒星形成历史比以前更有效。“

当高能伽马射线与低能量可见光碰撞时，它们会转换成电子对和正电子对。根据美国宇航局的说法，费米能够探测各种能量范围内的伽马射线，因此非常适合绘制宇宙雾。这些粒子相互作用发生在巨大的宇宙距离上，这使得Ajello的团队能够比以往更深入地探测宇宙的恒星形成生产力。

“科学家们已经尝试长时间测量EBL。然而，非常明亮的前景如黄道光(太阳系中被尘埃散射的光)使得这种测量非常具有挑战性，”共同作者Abhishek Desai说，他是一名毕业生物理和天文学系的研究助理。“我们的技术对任何前景都不敏感，因此可以同时克服这些困难。”

恒星形成发生在分子云的密集区域坍缩并形成恒星时，大约在110亿年前达到顶峰。但是，虽然新星的分娩已经放缓，但它从未停止过。例如，每年在我们的银河系中创造出大约七颗新恒星。

根据物理学和天文学系教授迪特·哈特曼(Dieter Hartmann)的说法，不仅建立现今的EBL，而且揭示它在宇宙历史上的演变是该领域的重大突破。

“星形成是一种伟大的宇宙循环和能量，物质和金属的循环利用。它是宇宙的动力，”哈特曼说。“如果没有恒星的演化，我们就没有生命存在所必需的基本要素。”

了解恒星形成也会对天文研究的其他领域产生影响，包括有关宇宙尘埃，星系演化和暗物质的研究。该团队的分析将为未来的任务提供指导，以探索恒星演化的最早时期 - 例如即将于2021年发射的詹姆斯韦伯太空望远镜，它将使科学家能够寻找原始星系的形成。

“我们宇宙历史的第一个十亿年是一个非常有趣的时代，目前的卫星还没有探测过，”Ajello总结道。“我们的测量让我们可以窥探它。也许有一天我们会找到一种方式来回到大爆炸。这是我们的最终目标。”

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