Понад сім років тому автоматична міжпланетна станція місії New Horizons («Нові Горизонти») увійшла в історію, ставши першим космічним апаратом, що пройшов повз Плутон. Напередодні цієї зустрічі космічний зонд передав на Землю нові дані та зображення багатьох об’єктів як внутрішньої, так і зовнішньої Сонячної системи. Вийшовши за межі орбіти Плутона та його супутників, він виконав ще одну місію: здійснив першу зустріч з об’єктом пояса Койпера (OПК). Цей історичний момент стався близько чотирьох років тому (1 січня 2019 року), коли New Horizons пролетів повз Arrokoth (Аррокот, він же 2014 MU69).
Тепер, коли зонд «Нові Горизонти» проходить через пояс Койпера, подалі від світлового забруднення внутрішньої Сонячної системи, у нього є ще одна важлива місія: виміряти яскравість Всесвіту. Ці вимірювання дозволять астрономам зробити більш точні оцінки кількості галактик, що досі є предметом дискусій. Згідно з новими даними, отриманими за допомогою New Horizons, світло від зір, що лежать за межами Молочного Шлях, удвічі — втричі яскравіше, ніж світло від відомих популяцій галактик. Це означає, що їх у Всесвіті більше, ніж досі вважали астрономи!
Дослідження очолювала група науковців з Центру детекторів (Center for Detectors, CfD) Рочестерського технологічного інституту. До них приєдналися дослідники з Лабораторії реактивного руху NASA, Сектору космічних досліджень (Space Exploration Sector, SES) Лабораторії прикладної фізики Університету Джонса Гопкінса, Каліфорнійського університету в Ірвайні та Лабораторії космічних наук Каліфорнійського університету в Берклі. Стаття, де описано відкриття науковців, нещодавно з’явилася в Інтернеті. Її взвя до публікації The Astrophysical Journal.
Загальна яскравість Всесвіту відома як космічний оптичний фон (Cosmic Optical Background, COB). До нього науковці відносять розсіяне світло, яке випромінюють всі зорі та галактики у Всесвіті. Як і космічний мікрохвильовий фон (Cosmic Microwave Background, CMB), тобто реліктове випромінювання, що залишилося після Великого Вибуху, це світло є важливим для астрономів, бо воно дає їм змогу виконати інвентаризацію всієї нормальної матерії (також відомої як «матерія, що світиться») у Всесвіті. Виміряти таке світло тут, на Землі, дуже важко через перешкоди, спричинені сонячним світлом, зокрема тим, що його відбивають частинки льоду по всій Сонячній системі (відоме зодіакальне світло).
Космічні телескопи, які містяться на близьких до Землі орбітах, також зазнають перешкод через пил між планетами, який створює світло переднього плану. Але будь-яке світло на передньому плані є мінімальним для такого космічного апарата, як «Нові Горизонти», бо він нині перебуває глибоко в поясі Койпера та прямує за межі Сонячної системи. Щоб обчислити COB, наукова група проаналізувала сотні зображень із фоновим світлом, зроблених апаратом LORRI (Long-Range Reconnaissance Imager, LORRI) на облавку космічного зонда. Тереза Саймонс (Teresa Symons), докторант з Каліфорнійського університету в Ірвайні, очолила дослідження в рамках підготовки докторської дисертації. У нещодавньому прес-релізі Рочестерського технологічного інституту вона пояснила:
«Ми бачимо більше світла, ніж ми маємо бачити, зважаючи на популяції галактик, які, як ми розуміємо, існують і яку кількість світла, за нашими оцінками, вони мали б виробляти. З’ясування природи джерела цього додаткового світла може змінити наше фундаментальне розуміння того, як з часом формувався Всесвіт».
Попередні вимірювання, виконані в 2021 році дослідниками з Наукового інституту космічного телескопа (Space Telescope Science Institute, STScI), показали, що COB є яскравішим, ніж очікувалося. Раніше цього року незалежна група науковців виявила, що COB удвічі більший, ніж спочатку вважали астрономи. Тепер останні результати, отримані завдяки набагато ширшому набору спостережень за допомогою приладу LORRI, підтверджують попередні дослідження та натякають на те, що у космосі мають бути додаткові джерела світла, які ми ще не врахували.
Досліджуючи пояс Койпера, «Нові Горизонти» натепер є лише одним із п’яти космічних апаратів, які подолали понад 50 астрономічних одиниць на своєму шляху з Сонячної системи та, зрештою, вийдуть у міжзоряний простір. Авторські права на зображення: NASA/Johns Hopkins APL/SwRI. Фото з сайту www.universetoday.com.
Наразі космічний апарат місії New Horizons перебуває на відстані понад 55,85 астрономічних одиниць (а. о.) від Землі (або 8,35 мільярдів км; 5,19 мільярдів миль). Це майже в 56 разів більше, ніж відстань між Землею та Сонцем. На цій відстані, де світло переднього плану мінімальне, астрономи мають набагато чіткіше бачення космічного оптичного фону та можуть зробити точніші висновки щодо галактичного населення, яке його створює. Саймонс та її колеги сподіваються, що ці спостереження прокладуть шлях для майбутніх місій та інструментів, які допоможуть у подальшому дослідженні цієї невідповідності.
До них належать Cosmic Infrared Background ExpeRiment-2 (CIBER-2) Каліфорнійського технологічного інституту та спектрофотометр NASA для вивчення історії Всесвіту, епохи реіонізації та дослідження льодів (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer — SPHEREx). За допомогою другого інструмента науковці реєструватимуть спектрофотометричні коливання космічного оптичного фону, щоб дізнатися більше про формування галактик і еволюцію космосу після Великого Вибуху. Важлива роль у місії SPHEREx належатиме співавтору цього дослідження Майклу Земкову (Michael Zemcov). Він співробітник Лабораторії реактивного руху NASA, професор-дослідник Центру детекторів і Школи фізики та астрономії Рочестерського технологічного інституту.
«Дійшло до того, що це стало справжньою таємницею, яку потрібно розгадати», — сказав він. «Я сподіваюся, що деякі експерименти, в яких ми беремо участь тут, у Рочестерському технологічному інституті, зокрема CIBER-2 і SPHEREx, можуть допомогти нам вирішити цю невідповідність».
Додаткова література: Рочестерський технологічний інститут, arXiv.
За інф. з сайту www.universetoday.com підготував Іван Крячко
