20世紀之前，天文學家被一個似乎不難回答的問題困住了：為什麼夜空是黑暗的？
如果無限的宇宙像天文學家原本假定的那樣，擁有無限數量的恆星，那麼我們看到的夜景應該沐浴在星光之下才對。最終，當天文學家明白宇宙並非無休無止時，他們找到了這個問題的答案，即所謂的“奧伯斯佯謬”。我們有限的宇宙，即便擁有億萬恆星，那些恆星也不足以照亮夜空。最重要的是，宇宙正在快速膨脹——事實上，宇宙自誕生伊始就在不斷膨脹——恆星都在遠離彼此，並逐漸消失在黑暗中。
對於我們周圍的恆星環境，埃德加·愛倫·坡（Edgar Allan Poe）在1848年的散文詩作《我發現了》（Eureka）中，做了最好的描述：
如果分佈在空間的星體無窮無盡，那麼整個天幕都應該像銀河一樣熠熠生輝——因為整個天幕絕對不可能有哪個點上不存在星體。所以，在星體有限的情況下，我們方可理解，為什麼我們的望遠鏡會在各個方向都發現空白。解釋的唯一方法，就是假設空白處的天幕太遠，從那裡發射出的光迄今還沒有到達我們這裡。
能夠成功抵達地球的星光非常微弱，天文學家估計，那些光線的亮度相當於我們從大約4公里之外，遙看一盞四周全黑的60瓦燈泡，也就是那種常見於家用燈具的燈泡。
毫無疑問，這種微弱的光芒與恆星真正的亮度，根本無法相比。
可觀測宇宙中至少有2萬億個星系，而每個星系都擁有數以百萬計的恆星。現在，天體物理學家已經計算出整個可觀測宇宙歷史上發出的所有星光。宇宙的年齡大約是138億年，科學家表示，他們的測量可以回溯至最初的10億年，當時第一批恆星剛剛開始在宇宙出現，它們就像是在熱油中爆開的爆米花。
他們的研究成果已發表在近日的《科學》雜誌上。
科學家估測，自宇宙誕生的第一個10億年以來，恆星發射到可觀測宇宙中的光子總量（正是這種粒子構成了可見光），約為4×10的84次方 ，把這個數字寫出來就是：4,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000, 000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000個光子。
看到這麼多的0，一般人幾乎無法對這樣驚人的數字形成概念，所以，天體物理學家拿太陽做了一番比較：太陽每年發出的光子大約有 3×10的52次方個，也就是30,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000, 000,000,000,000,000,000個光子。
你也許已經從這一長串0中猜到了，測量整個可觀測宇宙的星光不是一件容易的事。天文學家需要藉助太空中的強大望遠鏡，在那裡，儀器擁有開闊的視野，而且不受地球大氣層的干擾。他們需要哈勃那樣的太空望遠鏡，後者經過近30年的運行，對深空進行了觀測，並拍攝了宇宙早期星系的照片。但即便強大如哈勃，太空望遠鏡也做不到一覽無遺，尤其是那些比較暗淡的星系。這種盲點使得我們難以描繪出有關宇宙星光的完整圖景。
所以，科學家決定通過間接的方式對星光進行測量。為此，他們利用了美國宇航局的另一個太空天文臺，即費米太空望遠鏡。費米望遠鏡旨在測量伽馬射線，這種射線是光線的最強能量形態。與可見光一樣，伽馬射線由光子構成，但它對人眼來說是不可見的。
宇宙中最大的一些伽馬射線源來自耀變體，也就是位於宿主星系中央的超大質量黑洞，它們的質量是太陽的數百萬倍。這些黑洞以周圍的宇宙物質為食，在吞吃的時候，黑洞會像打嗝一樣，射出高能粒子噴流（其中就包括伽馬射線），並推動它們以接近光速的速度在太空中穿行。儘管名為黑洞，但“它卻是宇宙中最明亮的光源，非常壯觀。”美國克萊姆森大學天體物理學家、上述研究的首席作者馬可·阿耶洛（Marco Ajello）說。
費米望遠鏡可以探測到這樣的現象，因為有數百個耀變體直接朝向地球，因此，它有可能對那些噴流進行精確的測量。
狂暴的伽馬射線可能跟宇宙中瀰漫的“霧”發生碰撞，後者在宇宙誕生初期便已存在。那些霧被稱為河外背景光，它們就像是能夠捕捉光子的“蜘蛛網”。在漫長的歲月裡，霧中積聚了來自宇宙所有光源（主要是恆星，還有一些飢餓的黑洞）的輻射。被困在霧中的星光會繼續在宇宙中穿行，即便發出它們的光源早已熄滅，這樣便產生了一份關於星光的移動記錄。
當伽馬射線與霧發生碰撞時，有一部分射線會被霧吸收。在這種作用下，曾是霧中明亮燈塔的黑洞強大噴流，會略微變暗。費米望遠鏡能夠檢測這種變化，而天體物理學家則可以利用數據，追蹤被吸收的伽馬射線（光子）數量，並反過來追蹤霧的成分變化。
阿耶洛和同事對費米望遠鏡獲得的數據進行了分析，其中涉及700多個距地球遠近不一的耀變體。每個耀變體都揭示了宇宙歷史的一個不同截面；該研究團隊對各個耀變體周圍的宇宙迷霧進行了觀測，以此估算特定時期的星光。“我們可以推斷出，背景光是如何隨著時間的推移積聚起來的。”冰島大學天體物理學家、這項研究的共同作者卡利·赫爾加森（Kári Helgason）說。
眼下，天體物理學家能夠回溯的宇宙歷史，已經達到了當前技術條件的極限。不過，一件有可能真正改變遊戲規則的儀器，正在成形。美國宇航局計劃在2021年發射一臺比哈勃強大100倍的望遠鏡，即詹姆斯·韋伯太空望遠鏡。它將通過紅外光而非可見光對宇宙進行掃描，這種設計將讓它得以穿透宇宙迷霧，揭示宇宙初期的奧秘。“這就是天文學的魔力。”赫爾加森說，“你（在太空中）觀測得越遠，實際上是在回望過去。”
翻譯：何無魚
審校：李莉
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