Obrázek vlevo ukazuje část naší oblohy, zvané Boötesovo pole, v infračerveném světle, zatímco obrázek vpravo ukazuje záhadné infračervené záření pozadí zachycené Spitzerovým vesmírným dalekohledem NASA ve stejné oblasti oblohy. Úvěr: NASA / JPL-Caltech
Co způsobuje záhadnou záři záření pozorovanou po celé obloze infračervenými dalekohledy? Odpověď může spočívat v kombinaci konceptů, které jsou relativně nové v oblasti astronomie a jsou také poněkud kontroverzní. Rogue hvězdy, které byly vyhozeny z galaxií, mohou být uloženy v haloch temné hmoty, které byly teoretizovány pro obklopení galaxií. Zatímco tyto halos temné hmoty byly dříve detekovány pouze nepřímo pozorováním jejich gravitačních účinků, mohou také držet zdroj záhadné záře záření pozadí.
"Infračervená záře na naší obloze byla obrovským tajemstvím," řekla Asantha Cooray z University of California v Irvine, hlavní autorka nového výzkumu, který byl dnes zveřejněn v časopise Nature. "Máme nové důkazy, že toto světlo je z hvězd, které přetrvávají mezi galaxiemi." Jednotlivé hvězdy jsou příliš slabé na to, aby byly vidět, ale myslíme si, že vidíme jejich kolektivní záři. “
Kolektivní záře pochází z „interhala“ halos temné hmoty, které prostupují vesmírem, a může odpovědět na velkou otázku, proč množství pozorovaného světla překračuje množství světla emitovaného ze známých galaxií.
"Galaxie existují v haloch temné hmoty, které jsou mnohem větší než galaxie; když se galaxie spojí a sloučí, halo temné hmoty se zvětšuje a hvězdy a plyn klesají do středu halou, “řekl Edward L. (Ned) Wright z UCLA a člen týmu, který použil kosmický dalekohled Spitzer hledat zdroj infračerveného světla. "Říkáme, že jedna z tisíců to nedělá a místo toho se distribuuje jako temná hmota." Tmavou hmotu nevidíte velmi dobře, ale navrhujeme, aby ve skutečnosti obsahovalo několik hvězd - pouze jednu desetinu 1 procenta z počtu hvězd ve světlé části galaxie. Jedna hvězda z tisíce se dostane z viditelné galaxie a rozdělí se jako temná hmota. “
Temná hmota halo není úplně tmavá, řekl Wright. "Drobná frakce, jedna desetina procenta hvězd v centrální galaxii, byla rozprostřena do halou, a to může způsobit výkyvy, které vidíme."
Ve velkých klastrech galaxií našli astronomové mnohem vyšší procento nitrosvětového světla, až 20 procent, řekl Wright.
Cooray, Wright a jeho kolegové pro tuto studii použili kosmický dalekohled Spitzer k vytvoření infračervené mapy oblasti oblohy v souhvězdí Boötes. Světlo k nám cestuje 10 miliard let.
"Pravděpodobně se toto světlo v halos vyskytuje všude na obloze a prostě nebylo naměřeno nikde jinde," řekl Wright, který je také hlavním vyšetřovatelem mise NASA Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE).
"Pokud skutečně dokážeme pochopit původ infračerveného pozadí, můžeme pochopit, kdy bylo vytvořeno veškeré světlo ve vesmíru a kolik bylo vyrobeno," řekl Wright. „V této souvislosti je zakódována historie veškeré produkce světla ve vesmíru. Říkáme, že fluktuace mohou být způsobeny nejasnými okraji galaxií, které existovaly ve stejnou dobu, kdy byla vytvořena většina hvězd, asi před 10 miliardami let. “
Světlo se na obrazech Spitzer objevuje skvrnitým vzorem.
Nové zjištění je v rozporu se studií, která vyšla letos v létě. Alexander „Sasha“ Kashlinsky z Goddard Space Flight Center NASA a jeho tým se podívali na stejnou skvrnu oblohy se Spitzerem a navrhli světlo, díky kterému neobvyklý vzor vychází z prvních hvězd a galaxií.
V nové studii se Cooray a kolegové podívali na data z větší části oblohy, nazvaná Bootesovo pole, pokrývající oblouk ekvivalentní 50 úplným zemským měsícům. Tato pozorování nebyla tak citlivá jako pozorování ze studií skupiny Kashlinsky, ale ve větším měřítku vědci mohli lépe analyzovat strukturu infračerveného světla v pozadí.
"Podívali jsme se na pole Bootes s Spitzerem 250 hodin," řekl spoluautor Daniel Stern z NASA Jet Propulsion Laboratory v Pasadeně v Kalifornii. "Studium slabého infračerveného pozadí bylo jedním z hlavních cílů našeho průzkumu a pečlivě jsme navrhli pozorování za účelem přímého řešení důležité a náročné otázky, co způsobuje záři pozadí. “
Tým dospěl k závěru, že obrazec infračerveného světla není v souladu s teoriemi a počítačovými simulacemi prvních hvězd a galaxií. Vědci tvrdí, že záře je příliš jasná na to, aby pocházela z prvních galaxií, o nichž se předpokládá, že nebyly tak velké nebo tak velké jako galaxie, které dnes kolem sebe vidíme. Místo toho vědci navrhují novou teorii, která vysvětlí skvrnité světlo na základě teorií „intraclusteru“ nebo „intrahalo“ hvězdného světla.
Tým uvedl, že k potvrzení těchto zjištění je nutný další výzkum.
"Horlivá infračervená vize dalekohledu James Webb bude moci přímo vidět některé z nejstarších hvězd a galaxií, stejně jako bludné hvězdy číhající mezi okraji blízkých galaxií," řekl Eric Smith, zástupce programového manažera JWST v centrále NASA ve Washingtonu. "Tajemné objekty tvořící infračervené světlo na pozadí mohou být konečně exponovány."
Zdroje: NASA, UCLA
