Czy przestrzeń jest naprawdę czarna?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Kiedy patrzymy na nocne niebo, wydaje się, że ciemność spowija wszystko dookoła, zwłaszcza gdy niebo jest zachmurzone, a gwiazdy nie są widoczne. Uchwycone przez teleskopy kosmiczne i hojnie udostępnione ogółowi, planety, galaktyki i mgławice można zobaczyć świecące na tle czarnej, zimnej przestrzeni. Ale czy przestrzeń jest naprawdę czarna?

Według nowych badań wszechświat może nie być tak ciemny, jak myśleli astronomowie. Przy pomocy kamer automatycznej stacji międzyplanetarnej Nowe Horyzonty, która kiedyś odwiedziła Plutona w celu zmierzenia ciemności przestrzeni międzyplanetarnej, naukowcy doszli do wniosku, że wciąż mamy słabe pojęcie o tym, czym jest wszechświat.

Wyniki uzyskane podczas badań wykazały, że w odległości sześciu miliardów kilometrów od Słońca, z dala od jasnych planet i światła rozproszonego przez pył międzyplanetarny, pusta przestrzeń była około dwa razy jaśniejsza niż oczekiwano.

Jak ciemna jest przestrzeń?

Od wieków ciemność nocnego nieba jest źródłem paradoksu nazwanego na cześć niemieckiego astronoma Heinricha Wilhelma Olbersa. Przypuszczalnie w nieskończonym, statycznym wszechświecie każda linia wzroku kończy się na gwieździe, więc czy niebo nie powinno wyglądać tak jasno jak słońce? Dzisiejsi astronomowie wiedzą, że wszechświat ma 13,8 miliarda lat i rozszerza się z przyspieszeniem. W rezultacie większość linii wzroku nie kończy się na gwiazdach, ale na słabnącym blasku Wielkiego Wybuchu, a fale poświaty są teraz tak rozszerzone, że są niewidoczne dla oka. To sprawia, że niebo jest ciemne. Ale jak ciemna jest ciemność?

Naukowcy z National Optical Astronomical Observatory w Arizonie badali światło w głębokiej przestrzeni za pomocą misji NASA New Horizons.

Stacja kosmiczna Nowe Horyzonty została wystrzelona 19 stycznia 2006 roku i przeleciała obok Plutona 14 lipca 2015 roku. 1 stycznia 2019 roku New Horizons przeleciało obok Arrocot, dawniej zwanej Ultima Thule, jednej z niezliczonych kosmicznych gór lodowych, które zamieszkują pas Kuipera na obrzeżach Układu Słonecznego. Dziś stacja z powodzeniem kontynuuje podróż kosmiczną.

Pomiary astronomów, opublikowane w nowym badaniu, opierają się na siedmiu obrazach z termowizyjnego termowizora dalekiego zasięgu New Horizons, wykonanych podczas gdy stacja znajdowała się około 2,5 miliarda kilometrów od Ziemi. W tej odległości sonda znalazła się daleko poza blaskiem planet lub pyłu międzyplanetarnego, co potencjalnie mogło wpłynąć na jakość zdjęć.

„Posiadanie teleskopu na samym skraju Układu Słonecznego pozwala nam zadawać pytania o to, jak naprawdę jest ciemno w kosmosie” – piszą autorzy artykułu opublikowanego na serwerze preprintów Arxiv. „W trakcie naszej pracy wykorzystaliśmy obrazy odległych obiektów w pasie Kuipera. Odejmij je i wszelkie gwiazdy, a będziesz miał czyste niebo”.

Zdjęcia z misji NASA Nowe Horyzonty

Według The New York Times, aparat New Horizons to „kształtownik białego światła”, który przyjmuje światło w szerokim spektrum, obejmujące widzialne oraz niektóre fale ultrafioletowe i podczerwone. Uzyskane obrazy zostały następnie przetworzone – na wszystkich zdjęciach usunięto całe światło ze wszystkich znanych astronomom źródeł, w tym wszelkie stosunkowo pobliskie gwiazdy.

Przetwarzając uzyskane obrazy, naukowcy usunęli również światło emanujące z galaktyk, które, jak uważają autorzy pracy naukowej, istnieją, ale nie zostały jeszcze wykryte. W rezultacie uzyskano obrazy głębokiej przestrzeni bez jakiegokolwiek zanieczyszczenia światłem. Co ciekawe, mimo że wszystkie źródła światła (zarówno znane, jak i nieznane) zostały usunięte, na powstałych obrazach nadal jest dużo światła. Nie wiadomo, skąd dokładnie pochodzi pozostałe światło.

Naukowcy uważają, że światło może pochodzić z jeszcze nieodkrytych gwiazd lub galaktyk. Nie można jednak wykluczyć, że światło w powstałych obrazach może być czymś zupełnie nowym. Bez wątpienia będą prowadzone dalsze badania, ponieważ naukowcy będą nadal szukać źródeł zanieczyszczenia światłem, ale źródło dodatkowych fotonów światła pozostaje dziś tajemnicą.

Według Dana Hoopera, fizyka z Fermi National Accelerator Laboratory w Batawii, zasugerował on, że tajemnicza ciemna materia jest przyczyną dodatkowego oświetlenia. W e-mailu do The New York Times powiedział, że on i jego koledzy, zastanawiając się nad możliwym źródłem światła, nigdy nie wymyślili żadnej nowej fizyki, aby wyjaśnić jej obecność na obrazach, „z wyjątkiem kilku naprawdę nieatrakcyjnych opcji”.

Uważa się, że Wszechświat wypełniony jest „ciemną materią”, której dokładna zawartość jest nieznana, ale której grawitacja kształtuje widoczną dla nas przestrzeń. Według niektórych teorii materia ta może być chmurami egzotycznych cząstek subatomowych, które rozpadają się radioaktywnie lub zderzają się i anihilują w wybuchach energii, które dodają światła do uniwersalnego blasku. Inną możliwą wskazówką może być częsty błąd.

Według autorów badania, istnieje możliwość, że astronomowie pomylili się i przegapili źródło światła, prawda to tylko 5%. Cóż, miejmy nadzieję, że przyszłe badania rzucą światło na tę ciemną plamę bliskiej przestrzeni.