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科学家首次测量宇宙全部星光,结论令人不安(2)

2018-12-06 10:29:42  环球科学    参与评论()人

 耀变体会加速质子,从而产生π介子;π介子会进一步产生中微子和伽马射线。(图片来源:ICECUBE/NASA)

耀变体会加速质子,从而产生π介子;π介子会进一步产生中微子和伽马射线。(图片来源:ICECUBE/NASA)

然而,无论何时,当你观察遥远宇宙中的任何物体时,视线所经之处都有物质存在。气体云的存在会吸收一部分的光,我们可以通过分析吸收线来计算这部分的光。星系和星系团经常会干扰信号;我们可以测量它们的亮度、密度和其他属性,以校准我们所研究的每一个耀变体。此外,耀变体散布在宇宙之中,来自太阳系的黄道效应和来自银河系的前景效应都会影响我们所看到的耀变体。而每一个耀变体都有着本质上独一无二的能量和通量特性。

通过确定从耀变体到地球之间都存在哪些东西,我们就可以确定被研究的耀变体的源属性,从而也就有了一个校准良好的工作起点。

这也提供了一种方法,可以使用伽马射线望远镜来测量宇宙中所有的星光。我们可以这样做:

首先,测量宇宙中所有被发现的耀变体。

然后,测量每个耀变体的红移,这样就可以知道它距离地球有多远。

接着,测量伽马射线望远镜接收到的伽马射线的数量,将其作为红移和耀变体亮度的函数。

最后,如前所述,当伽马射线与银河系外的背景星光碰撞时,会产生电子-正电子对。利用所有这些信息,就可以计算出必须存在多少的背景星光,才能解释损失掉的伽马射线。

有了这些信息,费米-LAT合作项目(LAT是费米上的大区域望远镜仪器)研究了739个耀变体。在这些耀变体中,距离我们最近的也有2亿光年之远,而最远的距离我们116亿光年——这意味着从耀变体出发的光,经过了116亿年才能抵达地球,而那时宇宙的年龄只有22亿年。

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