Kosmiczny Teleskop Spitzera rozwiązuje zagadkę świecenia tła nieba

 

Rezultaty badań przeprowadzonych Kosmicznym Teleskopem Spitzera, opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Nature, rzucają nowe światło na zagadkowe, słabe świecenie tła obserwowane w podczerwieni we wszystkich kierunkach na niebie. Okazuje się, że świecenie to najprawdopodobniej powodują gwiazdy wyrwane z galaktyk i wyrzucone poza ich obszar podczas zderzeń galaktyk.

Świecenie tła nieba w podczerwieni jest wielką zagadką mówi profesor Asantha Cooray z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine, główny autor publikacji w Nature. Mamy nowe dowody na to, że światło to pochodzi od gwiazd znajdujących się pomiędzy galaktykami. Pojedynczo są one niewidoczne, ale uważamy, że duża ich liczba powoduje świecenie tła nieba.

Rezultaty tych badań nie zgadzają się z inną teorią wyjaśniającą to samo zjawisko również na podstawie obserwacji wykonanych za pomocą Teleskopu Spitzera. Grupa prowadzona przez profesora Alexandra Kashlinsky’ego z Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda (NASA) uważa, że światło to, które na zdjęciach z teleskopu Spitzera wygląda jak plamisty wzór, pochodzi z pierwszych gwiazd i galaktyk, które powstały po Wielkim Wybuchu.

Po lewej – obserwowane w podczerwieni pole w gwiazdozbiorze Wolarza, po prawej tajemnicza podczerwona poświata zaobserwowana przez satelitę Spitzer po zamaskowaniu obiektów widocznych na zdjęciu z lewej strony (obraz: NASA/JPL-Caltech).

W opublikowanych właśnie w Nature badaniach grupa prof. Cooraya, w skład której wchodzi dr Szymon Kozłowski z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego, przeanalizowała dane ze znacznie większego obszaru nieba niż grupa prof. Kashlinsky’ego. Nowe dane mają mniejszy zasięg jasności, ale obejmują obszar nieba o powierzchni odpowiadającej 50-ciu tarczom Księżyca w pełni, znajdujący się w gwiazdozbiorze Wolarza. Większy obszar obserwacji pozwolił na dokładniejsze zbadanie tych zagadkowych wzorów w podczerwonym tle nieba.

Pole w Wolarzu obserwowane było teleskopem Spitzera przez 250 godzin. Jednym z głównych celów przeglądu nieba było badanie słabego świecenia tła nieba w podczerwieni. Sposób obserwacji był tak zaplanowany, aby zwiększyć szansę rozwikłania tej zagadki.

Dane zebrane w ramach projektu okazały się jednak bardzo przydatne i do innych projektów naukowych zauważa dr Szymon Kozłowski, który analizował zebrane przez satelitę Spitzer dane. Wraz z tą samą grupą zbadał on zmienność 500 tysięcy galaktyk w podczerwieni oraz odkrył jedną z najjaśniejszych gwiazd supernowych.

Zespół prof. Cooray’a doszedl do wniosku, że zaobserwowany wzór podczerwonego świecenia nie pasuje do dotychczas zaproponowanych teorii oraz symulacji komputerowych rozkładu świecenia pierwszych galaktyk. Autorzy twierdzą, że zaobserwowane światło tła nieba jest zbyt jasne na to, aby mogło pochodzić od pierwszych gwiazd i galaktyk. Uważa się bowiem, że we wczesnym Wszechświecie nie było ich tak wiele jak to ma miejsce teraz. Naukowcy proponują wyjaśnienie plamistego wzoru za pomocą światła obecnych gwiazd znajdujących się w halo galaktyk lub pomiędzy galaktykami.

Inspiracją były publikacje naukowe dotyczące przewidywań istnienia gwiazd wyrwanych z galaktyk. Źródłem strug gwiazd wyrzucanych podczas ewolucji Wszechświata w przestrzeń pozagalaktyczną mogły być zarówno zderzenia galaktyk, jak również znany astronomom burzliwy proces „połykania” galaktyk karłowatych przez masywniejszych sąsiadów.

Aby potwierdzić tę hipotezę potrzebne będą dodatkowe badania. Na przykład, analogiczne obserwacje w świetle widzialnym powinny odtworzyć ten sam plamisty wzór. W przyszłości, za pomocą planowanego Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba będzie można bezpośrednio zaobserwować niektóre pierwsze gwiazdy i galaktyki i na tej podstawie ustalić, która z dwóch teorii jest poprawna.

Praca opisująca wyniki badań została opublikowana w tygodniku Nature w dn. 25 października 2012 r.:

A measurement of the intrahalo light fraction with near-infrared background anisotropies, Ashanta Cooray, Joseph Smidt, Francesco De Bernardis, Yan Gong, Daniel Stern, Matthew L. N. Ashby, James J. Bock, Peter R. Eisenhardt, Christopher C. Frazer, Anthony H. Gonzalez, Christopher S. Kochanek, Szymon Kozlowski, Edward L. Wright and Michael Zemcov, Nature, 490, p. 514.