Da quando le prime stelle hanno iniziato a tremolare circa 100 milioni di anni dopo il Big Bang, il nostro universo ha prodotto circa un trilione di miliardi di stelle, ognuna delle quali ha pompato la luce delle stelle nel cosmo. È una quantità di energia da capogiro, ma per gli scienziati della collaborazione del telescopio ad ampia area di Fermi ha rappresentato una sfida. Hannah Devlin di The Guardian riferisce che gli astronomi e gli astrofisici hanno assunto il compito monumentale di calcolare quanta luce stellare è stata emessa da quando l'universo è iniziato 13, 7 miliardi di anni fa.
Quindi, quanta luce delle stelle c'è? Secondo l'articolo della rivista Science, nel nostro universo sono stati prodotti 4 × 10 ^ 84 fotoni di luce stellare, ovvero 4.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000, .000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 di fotoni.
Per arrivare a quel numero incredibilmente enorme, il team ha analizzato un decennio di dati dal telescopio spaziale a raggi gamma Fermi, un progetto della NASA che raccoglie dati sulla formazione stellare. Il team ha esaminato in modo specifico i dati provenienti dalla luce di sfondo extragalattica (EBL), una nebbia cosmica che permea l'universo dove finiscono il 90 percento della radiazione ultravioletta, infrarossa e visibile emessa dalle stelle. Il team ha esaminato 739 blazar, un tipo di galassia con un buco nero supermassiccio al centro che spara flussi di foto di raggi gamma direttamente verso la Terra quasi alla velocità della luce. Gli oggetti sono così luminosi che dalla Terra si possono vedere anche blasoni estremamente distanti. Questi fotoni delle galassie lucenti si scontrano con l'EBL, che assorbe alcuni dei fotoni, lasciando un'impronta che i ricercatori possono studiare.
Osservando i blasoni di età compresa tra 2 e 11, 6 miliardi di anni, i ricercatori hanno potuto utilizzare gli strumenti sensibili sul telescopio Fermi per analizzare la loro luce, misurando la quantità di radiazioni perse mentre si muoveva attraverso l'EBL. Ciò ha permesso loro di creare una misura accurata della densità o dello spessore dell'EBL nel tempo, essenzialmente creando una storia di luce stellare nell'universo poiché, nello spazio profondo, distanza e tempo sono quasi la stessa cosa.
"Usando blasoni a diverse distanze da noi, abbiamo misurato la luce stellare totale in diversi periodi di tempo", afferma il co-autore Vaidehi Paliya della Clemson University in un comunicato stampa. “Abbiamo misurato la luce stellare totale di ogni epoca - un miliardo di anni fa, due miliardi di anni fa, sei miliardi di anni fa, ecc. - fino a quando le stelle si sono formate per la prima volta. Questo ci ha permesso di ricostruire l'EBL e determinare la storia della formazione stellare dell'universo in un modo più efficace di quanto fosse stato realizzato in precedenza. "
I ricercatori hanno cercato di misurare l'EBL in passato, ma non sono stati in grado di superare la polvere localizzata e la luce delle stelle vicino alla Terra, rendendo quasi impossibile raccogliere buoni dati sull'EBL. Il telescopio Fermi, tuttavia, alla fine ha permesso al team di ridurre al minimo tale interferenza osservando i raggi gamma. I dati raccolti sono in linea con le stime precedenti per la densità dell'EBL.
Lo studio mostra che il picco della formazione stellare nell'universo ha avuto luogo circa 11 miliardi di anni fa. Nel tempo, ha rallentato drasticamente, ma le stelle si stanno ancora formando, con circa sette nuove stelle che si illuminano nella Via Lattea solo ogni anno.
Lo studio non è stato solo un esercizio per distruggere la chiave zero. Ryan F. Mandelbaum a Gizmodo riferisce che la misurazione fornisce allo scienziato un limite superiore al numero di galassie che fluttuavano circa 12 miliardi di anni fa durante l'Epoca della Reionizzazione, il periodo in cui materia oscura, idrogeno ed elio si unirono per primi in stelle e materia ordinaria . È anche possibile che la misurazione EBL possa aiutare a sviluppare nuovi modi per cercare tipi di particelle sconosciuti.
L'astrofisico di Clemson e l'autore principale Marco Ajello afferma nel comunicato che lo studio è anche un buon passo verso la comprensione dei primi giorni dell'universo.
"I primi miliardi di anni della storia del nostro universo sono un'epoca molto interessante che non è ancora stata esplorata dagli attuali satelliti", afferma. “La nostra misurazione ci consente di sbirciare al suo interno. Forse un giorno troveremo un modo per tornare al big bang. Questo è il nostro obiettivo finale. "
