New Horizons Melihat Alam Semesta Dengan Pencemaran Cahaya Yang Lebih Rendah daripada Pandangan Hubble

Dalam Julai 2015 , NASA New Horizons probe mencipta sejarah apabila ia menjadi misi pertama yang pernah melakukan penerbangan dekat Pluto. Ini diikuti oleh kapal angkasa yang membuat pertemuan pertama dengan a Objek Tali Pinggang Kuiper (KBO) – dikenali sebagai Arrokoth (aka. 2014 MU69) – pada 31 Dis, 2018 . Selain itu, kedudukannya yang unik di luar Sistem Suria telah membolehkan ahli astronomi menjalankan operasi sains yang jarang dan menguntungkan.

Ini telah termasuk ukuran paralaks Proxima Centauri dan Wolf 359, dua bintang paling hampir dengan Sistem Suria. Selain itu, sepasukan ahli astronomi yang diketuai oleh Balai Cerap Astronomi Optik Kebangsaan (NOAO) dan Institut Penyelidikan Barat Daya (SwRI) menggunakan data arkib daripada siasatan Pengimej Peninjau Jarak Jauh (LORRI) untuk menjalankan pengukuran Latar Belakang Optik Kosmik (COB).

Kajian itu, yang baru-baru ini diterima untuk diterbitkan oleh Jurnal Astrofizik , diketuai oleh Tod R. Lauer dari NOAO. Dia disertai oleh Alan Stern (PI of theNew Horizonsmisi) dan penyelidik dari SwRI, NASA, Makmal Fizik Gunaan Universiti Johns Hopkins (JHUAPL), Institut Sains Teleskop Angkasa (STSI), Institut Lunar dan Planetary (LPI), Institut SETI dan pelbagai universiti serta institusi.

Mungkin terdapat empat quadrillion planet nomad di galaksi kita sahaja — malah ia boleh dilontarkan ke ruang antara galaksi. Kredit: ESO/S.Brunier

Secara ringkasnya, COB cahaya dari semua sumber di luar Bima Sakti yang tersebar secara meresap ke seluruh Alam Semesta yang boleh diperhatikan. Dalam pengertian ini, ia adalah analog cahaya yang boleh dilihat Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik (CMB), dan merupakan penanda aras penting bagi ahli astronomi. Dengan mengukur cahaya ini, mereka dapat membezakan lokasi bintang, saiz dan ketumpatan galaksi, dan menguji teori tentang struktur dan pembentukan kosmos.

Mengukur COB dengan tepat adalah penting untuk beberapa sebab. Sebagai permulaan, latar belakang ini penting dalam sejarah pembentukan bintang, gugusan bintang, galaksi, lohong hitam, gugusan galaksi dan struktur berskala besar Alam Semesta. Oleh itu, mengetahui dengan tepat betapa gelapnya langit malam boleh memberikan gambaran tentang pembentukan dan evolusi Alam Semesta.

Di samping itu, ahli astronomi telah berusaha untuk menentukan sama ada terdapat komponen meresap pada COB (dCOB), sumber foton yang tidak dikaitkan dengan mana-mana objek yang diketahui pada masa ini. Kehadiran komponen sedemikian akan membolehkan ahli astronomi untuk menguji berapa banyak cahaya latar belakang kosmik yang boleh datang daripada objek di kawasan berketumpatan rendah Alam Semesta, atau objek yang terbentuk sebelum Alam Semesta menyusun ke dalam pola semasanya.

dCOB juga boleh mencerminkan penghasilan foton melalui proses yang lebih eksotik, seperti penghapusan atau pereputan zarah jirim gelap - oleh itu membantu dalam pencarian berterusan untuk jisim 'tidak kelihatan' ini. Malangnya, jenis kajian ini memberikan banyak cabaran kerana teleskop berasaskan Bumi tertakluk kepada herotan atmosfera dan teleskop berasaskan angkasa perlu menangani gangguan daripada Cahaya Zodiak .

Akibatnya, terdapat percanggahan serius dalam kecerahan yang disimpulkan latar belakang optik dari semasa ke semasa. Tetapi untuk kapal angkasa di Sistem Suria luar, jenis gangguan ini tidak menjadi masalah. Oleh itu mengapa ahli astronomi bergantung pada semua misi terdahulu yang menerokai Neptun untuk menjalankan pengukuran COB - iaitu Perintis 10 / sebelas dan Perjalanan 1/2 misi.

Begitu juga denganTeleskop Angkasa Hubblejuga menjalankan pengukuran COB, tetapi ini terhad berbanding dengan apaNew Horizonsdapat menyaksikan. Sebagai Lauer, yang merupakan bekas ahli Hubble Wide Field dan Kamera Planet pasukan, memberitahu Universe Today melalui e-mel:

“NH boleh mengukur jumlah fluks cahaya yang dipancarkan oleh Alam Semesta yang jauh. Hubble hebat dalam menjumlahkan semua galaksi yang jauh, tetapi berfungsi dengan kurang baik untuk barangan bukan dalam galaksi yang menghasilkan latar belakang yang meresap, yang terjerat dengan cahaya matahari yang bertaburan yang dipantulkan oleh habuk di persekitaran berhampiran Bumi.'

Menariknya, ini bukan kali pertama ahli astronomi menggunakan data LORRI untuk mengukur COB. Pada 2017, pasukan yang diketuai NASA telah memeriksa data LORRI daripada empat medan langit terpencil berbeza yang diimej antara 2007 dan 2010. Ini bertepatan dengan fasa pelayaran NH di mana ia melepasi antara orbit Musytari dan Uranus.

Lokasi tujuh medan LORRI yang digunakan dalam kerja ini. Kredit: Lauer, Tod, R. (et al.)

Demi kajian ini, Lauer dan pasukannya meneliti tahap kecerahan yang diperhatikan oleh LORRI daripada tujuh medan latitud galaksi tinggi apabilaNew Horizonsmisi adalah 42 hingga 45 AU dari Matahari. Pada jarak ini, purata tahap cahaya mentah adalah sepuluh kali lebih gelap daripada apaHubbledapat memerhati. Selepas membetulkan sebarang gangguan yang tinggal, pasukan menjalankan simulasi Monte Carlo untuk memodelkan potensi sumber cahaya.

Daripada ini, mereka dapat membezakan kehadiran komponen meresap yang tidak diketahui asalnya, mungkin disebabkan oleh kehadiran galaksi samar yang masih tidak dapat dikesan. Seperti yang disimpulkan oleh Lauer dan rakan-rakannya, ini akan mencadangkan bahawa banci semasa tentang galaksi samar tidak dapat dikira dan sekurang-kurangnya separuh daripada yang mempunyai tahap magnitud jelas 30 atau lebih tidak dapat dikira.

Ini bukan kali pertama dalam beberapa tahun kebelakangan ini apabila banci galaksi terpaksa disemak. Sehingga beberapa tahun yang lalu, ahli astronomi mempunyai konsensus umum bahawa terdapat 200 bilion galaksi di Alam Semesta yang boleh diperhatikan. Ini berdasarkan kepada Medan Ultra Dalam Hubble kempen pemerhatian, dari mana ahli astronomi mencipta peta 3D terperinci Alam Semesta.

Tetapi pada pengiraan yang disemak pada 2016, ahli astronomi kini menganggarkan bahawa terdapat sebanyak dua trilion galaksi dalam Alam Semesta yang boleh diperhatikan. Berdasarkan keputusan terkini ini, nampaknya kiraan itu mungkin perlu dikemas kini semula. Walau apa pun, kerja Lauer dan rakan-rakannya menunjukkan kegunaan misi seperti ituNew Horizonsdan jenis penyelidikan yang boleh mereka lakukan dalam Sistem Suria luar.

Bacaan lanjut: arXiv