كميّة ضوء النجوم التي تمّ انتاجها منذ بداية الكون

الفلك

يوجد هذا الضوء وكلّ الضوء الذي تمّ انتاجه منذ الإنفجار العظيم في الظلام الموجود ما بين نجوم الكون.
يعتقد العلماء أنهم يعرفون مقدار هذا الضوء بشكل تقريبي. أنتجت النجوم حوالي 4 x 10^84 فوتون (جسيمات ضوئية) منذ ولادتهم بعد مرور مليون عام على الانفجار العظيم وفقًا لأرقام جديدة تم الإبلاغ عنها في (29 نوفمبر) في مجلة "علوم" Science.

يقول ماركو أجيلو وهو مؤلف مشارك في الدراسة وعلم الفيزياء الفلكية في جامعة كليمسون أن معظم الضوء في الكون يأتي من النجوم.

تعمل النجوم كالشمس بواسطة التفاعلات النووية في مركزها بحيث يتم دمج بروتونات الهيدروجين معًا لإنشاء الهيليوم. تطلق هذه العملية الطاقة على شكل فوتونات أشعة غاما. تمتلك هذه الفوتونات طاقة أكبر بمئة مليون مرة من الفوتونات العادية التي نراها كضوء مرئي.
إن مركز الشمس كثيف جدًا فلا تستطيع تلك الفوتونات الهرب. تواصل الفوتونات الارتطام بالذرات والإلكترونات وبالتالي تفقد طاقتها. تغادر هذه الفوتونات الشمس بعد مئات الآلاف من السنين وتكون طاقتها أقل بنحو مليون مرة من الضوء المرئي.
يأتي الضوء الذي نراه من الفوتونات التي أنتجتها النجوم بمجرتنا بما في ذلك الشمس. إن قياس ضوء كل النجوم الموجودة في أجزاء أخرى من الكون والمخبأة في السماء المظلمة بين تلك النجوم أمر صعب لشدة الظلام هناك.
إن محاولة رؤية كل الضوء الموجود في الكون سيكون أشبه بالنظر إلى مصباح 60 وات من مسافة 2.5 ميل (4 كيلومترات).
استخدم أجيلو وفريقه طريقة غير مباشرة لقياس هذا الضوء بالاعتماد على بيانات من تليسكوب فيرمي غاما راي الفضائي التابع لوكالة ناسا والذي يدور حول الأرض منذ عام 2008.

تناول الباحثون أشعة غاما المنبعثة من 739 نجم زائف متوهج "بلازر" وانفجار أشعة غاما لتقدير كميّة ضوء النجوم خلال عهود مختلفة من الكون.
تتفاعل الفوتونات الموجودة في أشعة غاما مع "ضوء الخلفية خارج المجرة" وهو عبارة عن ضباب من الفوتونات فوق البنفسجية والبصرية والأشعة تحت الحمراء التي تنتجها النجوم أثناء مرورها عبر الكون. تحول هذه العملية الفوتونات إلى إلكترونات وشركائها من البوزيترونات (الجسيم المضاد للالكترون). تمكن أجيلو وفريقه من خلال الكشف عن هذه التغييرات الصغيرة من تقدير كمية ضوء النجوم أو "الضباب" في أوقات مختلفة.
وجد العلماء أن النجوم قد تشكلت منذ حوالي 10 مليار سنة، ومن ثم قلّ معدّل تشكّلها بعد ذلك بشكل كبير. يقول أجيلو أن مقدار هذا الضوء "ليس أمرًا مهمًّا للغاية".
لا يشمل العدد 4 × 10 ^ 84 الفوتونات الموجودة في طيف الأشعة تحت الحمراء والتي تمتلك طاقة أقل من الضوء المرئي.
استطاع الباحثون حساب عدد وأنواع الفوتونات الموجودة خلال عهود مختلفة من الكون منذ بدايته. قام أجيلو وفريقه بدراسة تاريخ النجوم التي تغطي أكثر من 90٪ من الوقت الكوني. يقول أجيلو أنّه ومن أجل دراسة ال 10 % الأخرى وهي بداية البداية لهذا الضوء "فنحن نحتاج إلى الانتظار لمدة عشر سنوات أخرى من المراقبة".
يقول أجيلو إنّنا قد نحصل على لقطة من ضوء النجوم الناتج من مرحلة التكوين في الكون بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي الهائل والذي من المتوقع أن يتم إطلاقه عام 2021.
كتبت إليزا براندني وهي زميلة ما بعد الدكتوراة في قسم الفيزياء والفلك في جامعة بادوفا في إيطاليا: "إن هذه علامة فارقة أخرى لفريق فيرمي". كما اختتمت براندني التي لم تشارك في البحث الحالي مقالها بالحديث عن تلسكوب جيمس ويب الفضائي والقياسات المباشرة التي يمكن أن يقوم بأخذها.

المصدر