รังสีแกมมาส่องแสงบนการก่อตัวของดาวโบราณ

ประวัติความเป็นมาของการก่อตัวดาวฤกษ์ในเอกภพได้รับการจัดทำขึ้นโดยนักดาราศาสตร์ที่ศึกษาว่ารังสีแกมมามีปฏิกิริยาอย่างไรกับแสงพื้นหลังนอกดาราจักร ซึ่งเป็นแสงดาวกระจายที่แผ่ไปทั่วจักรวาล แม้ว่าผลลัพธ์จะสอดคล้องกับการวัดการก่อตัวดาวฤกษ์โดยตรงโดยใช้แสงจากกาแลคซี แต่การศึกษานี้ช่วยส่งเสริมความเข้าใจของเราเกี่ยวกับยุคลึกลับของการรีออไนเซชันของจักรวาลที่เกิดขึ้นในเอกภพยุคแรก

วิธีทั่วไปในการประมาณการกำเนิดดาว

ในช่วงเวลาหนึ่งในประวัติศาสตร์ของเอกภพคือการศึกษาแสงอัลตราไวโอเลต (UV) จากกาแลคซี่ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์Marco Ajelloแห่งมหาวิทยาลัยเคลมสันในเซาท์แคโรไลนาอธิบายสิ่งนี้ว่า “มักมีการแผ่รังสีจากดาวอายุสั้นที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราถึง 10 เท่า” ประการแรก นักวิจัยประเมินว่าแสงที่มีความยาวคลื่นยาวจากดาวมวลน้อยกว่านั้นยังคงตรวจไม่พบเท่าใด จากนั้นจึงแก้ไขการดูดกลืนแสงอัลตราไวโอเลตโดยเมฆฝุ่นที่มักจะล้อมรอบบริเวณที่ก่อตัวดาว Ajello กล่าวว่า “จากการแก้ไขสองครั้งนี้ จำนวนดาวที่ก่อตัวขึ้นต่อปีจะตามมาอย่างรวดเร็ว”

การสังเกตโดยตรงกลายเป็นปัญหา อย่างไรก็ตาม ในเอกภพยุคแรก ประมาณ 300,000 ปีหลังจากบิ๊กแบง เอกภพเย็นลงจนถึงจุดที่โปรตอนและอิเล็กตรอนรวมกันเป็นไฮโดรเจนที่เป็นกลาง สิ่งนี้ทำให้เกิดรังสีที่แผ่ซ่านไปทั่วจักรวาลในปัจจุบันในฐานะพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาล อย่างไรก็ตาม การวัดจากประมาณหนึ่งพันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง บ่งชี้ว่าไฮโดรเจนนี้ได้รับการแตกตัวเป็นไอออนอีกครั้ง

Ajello กล่าวว่า “คุณต้องการโฟตอน UV เพื่อทำให้ไฮโดรเจนแตกตัวเป็นไอออน” Ajello กล่าว “ชุมชนกำลังมาบรรจบกันที่ดาราจักรที่ก่อตัวดาวฤกษ์ที่จางมากเป็นแหล่งกำเนิดของสิ่งเหล่านี้” อย่างไรก็ตาม การตรวจจับกาแลคซีจางๆ ในระยะทางไกลเช่นนี้เป็นสิ่งที่ท้าทายอย่างยิ่ง กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลตรวจพบคำใบ้ว่าอาจมีกาแลคซีดังกล่าวจำนวนเพียงพอผ่านการทดลองเลนส์โน้มถ่วง อย่างไรก็ตาม ค่าทั้งสี่ที่คำนวณได้จนถึงขณะนี้ แตกต่างกันอย่างมาก ดังนั้นข้อจำกัดอิสระจึงมีค่า

ดูดซับรังสีแกมมา

เคลมสันและคณะตรวจไม่พบการแผ่รังสีแต่เป็นการดูดกลืน พวกเขาใช้กล้องโทรทรรศน์พื้นที่ขนาดใหญ่ Fermi (LAT) ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์รังสีแกมมาจากดาวเทียม รังสีแกมมาที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดทางดาราศาสตร์ เช่น ซุปเปอร์โนวาและบลาซาร์ จะต้องแพร่กระจายผ่าน EBL ก่อนไปถึง Fermi-LAT รังสีแกมมามีปฏิกิริยากับ EBL และความแรงของปฏิกิริยานี้จะเพิ่มขึ้นตามพลังงานของรังสีแกมมา ด้วยเหตุนี้ เอกภพจึงมีความทึบแสงต่อรังสีแกมมาที่มีพลังงานสูงมาก

Blazars ช่วยวัดแสงพื้นหลังนอกกาแล็กซี่นักวิจัยมองไปที่การเปลี่ยนแปลงความสว่างของดาราจักร 739 แห่งที่เรียกว่า blazars ซึ่งปล่อยรังสีแกมมาเข้มข้นจากหลุมดำมวลมหาศาลที่อยู่ตรงกลางที่ redshifts สูงสุด 3 เพื่อให้พวกมันมองเห็นย้อนหลังได้ไกลขึ้น พวกเขายังสังเกตเห็นการระเบิดของรังสีแกมมาเดี่ยว – รังสีแกมมาที่สว่างที่สุดในจักรวาล – ที่เรดชิฟต์ 4.35 “ต่ำกว่า 10 GeV [พลังงานรังสีแกมมา] มีการดูดกลืนเป็นศูนย์” Ajello อธิบาย “เมื่อคุณเพิ่มพลังงาน คุณจะเห็นการดูดซึม 10%…จากนั้น 20%…จนกระทั่งในที่สุดแหล่งที่มาก็หายไปอย่างสมบูรณ์ สำหรับทุกแหล่ง เราต้องการทราบว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้เร็วเพียงใด” สิ่งนี้ทำให้นักวิจัยสามารถวัดความหนาแสงของ EBL ที่ความยาวคลื่นต่างๆ

EBL มีการพัฒนาตลอดเวลาที่แสงได้แพร่กระจายระหว่างแหล่งกำเนิดและ Fermi สิ่งนี้นำเสนอนักวิจัยด้วยข้อมูลที่พวกเขาต้องการ: “เราใช้แหล่งข้อมูลมากกว่า 700 แหล่ง ทั้งหมดนี้มี redshifts ต่างกัน ดังนั้นเราจึงสามารถสร้างวิธีที่สเปกตรัมทั้งหมดของ EBL ที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลากลับไปเป็น redshift 6” Ajello กล่าว “หากคุณสนใจเพียงแค่ประวัติศาสตร์การก่อตัวของดาว จากนั้นจากพื้นหลัง UV คุณจะสามารถหาประวัติการก่อตัวของดาวได้” ผลลัพธ์สอดคล้องกับค่าประมาณระดับกลาง

จากการสังเกตด้วยเลนส์

นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์Elisa Prandiniแห่งมหาวิทยาลัย Padua ในอิตาลี ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัยนี้ อธิบายว่าข้อจำกัดของดาราจักรโบราณนั้น “มีความสำคัญ” แต่กล่าวว่าสิ่งนี้มีค่าในระดับอื่นๆ ด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เธอกล่าวว่า มันรับประกันว่าการวัดโดยตรงของ EBL จะไม่ขาดแสงจากแหล่งกำเนิดที่ไม่ระบุชื่อ: “ด้วยการวัดที่ดำเนินการโดย Fermi คุณตามคำจำกัดความจะไม่พลาดแสง” เธอกล่าว: “ถ้ามีอยู่ มันจะโต้ตอบ ด้วยโฟตอนรังสีแกมมา” เธอบอกว่า “อันตราย” ที่จะใส่น้ำหนักมากเกินไปในผลลัพธ์ที่ redshift สูง เนื่องจากมีจุดข้อมูลเพียงจุดเดียว (การระเบิดรังสีแกมมา) ที่มีอยู่และกล่าวว่า “นี่คือสิ่งที่สามารถปรับปรุงได้ด้วยการสังเกตเพิ่มเติม ”

การควบรวมกิจการครั้งใหญ่การควบรวมกิจการครั้งใหญ่ที่สุดที่ประกาศใหม่เรียกว่า GW170729 และพบเห็นเมื่อวันที่ 29 กรกฎาคม 2017 (ตัวเลขระบุปี เดือน และวันที่สังเกต) เป็นการควบรวมกิจการที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมา และเชื่อว่าเกี่ยวข้องกับการรวมตัวของหลุมดำ 2 หลุม โดยหลุมหนึ่งมีน้ำหนักมากกว่า 50 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ และอีกหลุมหนึ่งมีมวลมากกว่า 34 เท่าของดวงอาทิตย์ เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อประมาณ 5 พันล้านปีก่อน และสร้างหลุมดำมวล 80 ดวงสุริยะ และแปลงมวลดวงอาทิตย์ประมาณ 5 ดวงให้เป็นคลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งบางส่วนได้เดินทางไกลมายังโลก

GW170729 ถูกตรวจจับโดยเครื่องตรวจจับ LIGO ทั้งสองเครื่อง แต่ไม่ใช่โดย Virgo ซึ่งไม่ได้ทำงานในขณะนั้น นอกจากนี้ LIGO ที่ LIGO มองเห็นได้ก็คือ GW170809 ที่เพิ่งประกาศใหม่ ซึ่งสร้างหลุมดำที่มีมวลประมาณ 50 เท่าของดวงอาทิตย์

นอกจากนี้ ในแคตตาล็อกของการสังเกตการณ์ใหม่ GW170818 ถูกพบโดย LIGO และราศีกันย์เพียงหนึ่งวันหลังจากการควบรวมกิจการของดาวนิวตรอน GW170817 และเกี่ยวข้องกับการสร้างหลุมดำที่มีมวลประมาณ 55 เท่าของดวงอาทิตย์ การควบรวมกิจการครั้งที่สี่เรียกว่า GW170823 และสร้างหลุมดำที่มีมวลประมาณ 60 เท่าของดวงอาทิตย์

ดาราศาสตร์มัลติเมสเซนเจอร์เหตุการณ์ที่เครื่องตรวจจับทั้งสามมองเห็นมีความสำคัญเนื่องจากทำให้นักดาราศาสตร์มีความคิดที่ดีขึ้นมากว่าเกิดการควบรวมกิจการเกิดขึ้นที่ใดในท้องฟ้า นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับดาราศาสตร์หลายผู้รับโดยกล้องโทรทรรศน์จะชี้ไปที่แหล่งกำเนิดคลื่นความโน้มถ่วงเพื่อพยายามตรวจจับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า – และอาจเป็นนิวตริโน – ที่สร้างขึ้นโดยการควบรวมกิจการ ในขณะที่ยังไม่เห็นสัญญาณเพิ่มเติมจากการควบรวมของหลุมดำ การแผ่รังสีตั้งแต่คลื่นวิทยุไปจนถึงรังสีแกมมาได้รับการสังเกตภายหลังการควบรวมดาวนิวตรอน GW170817 สิ่งนี้ให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญเกี่ยวกับวัตถุ (น่าจะเป็นหลุมดำที่กำลังหมุนอยู่) ที่เกิดจากการควบรวมกิจการ

Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>สล็อตแตกง่าย