星光記錄揭示了恆星形成的宇宙歷史

大約110億年前,宇宙以比現在大10倍的速度製造了恆星。然而,宇宙中的所有星光看起來都不比幾英里外的60瓦燈泡亮。

星光記錄揭示了恆星形成的宇宙歷史

這張天空的伽馬射線圖顯示了費米望遠鏡測量河外背景光時使用的739個火星(綠色十字架)的位置。銀河系的

四千八十八分之一octillion octillion - 或4x10 84。根據一項新的估計,這大致是所有星系中所有恆星發射的紫外,可見和近紅外光子的數量。

天文學家在11月30日的“ 科學”雜誌上報告說,通過統計所有這些星光的光子,天文學家們已經拼湊了一個更新的時間線,說明恆星形成率在大爆炸以來的138億年中是如何形成和衰退的。這個新的時間表與早期的獨立估計相吻合:宇宙星形成的工廠在大爆炸後大約30億年處於最多產階段,並且從那時起逐漸放緩。

絕大多數逃離星系的星光都會產生被稱為河外背景光的光子霧。這種燈很難直接測量。因此,一個名為Fermi-LAT合作的國際研究團隊研究了這種光線是如何幹擾從火星發出的伽馬射線,由星系核心的超大質量黑洞驅動的輻射井。

為了統計,研究人員分析了費米伽馬射線空間望遠鏡9年來收集的739個火星(和一個伽馬射線爆發)的伽馬射線光。來自這些火星的光線花費了2億到116億年才能到達地球。通過測量來自每個blazar的伽馬射線的特定波長如何被抑制,該團隊估計了河外背景光的強度隨時間的變化,這反過來顯示了這些光子在宇宙中蜂擁而至的總數。

雖然4x10 84個光子聽起來很多,但它大約是宇宙微波背景中光子數的萬分之一。考慮到宇宙的浩瀚,所有這些星光的發光實際上是非常微弱的。它“相當於從2.5英里的距離觀察到的一個60瓦的燈泡,”共同作者Marco Ajello(克萊姆森大學)說。

在任何給定的時間,這個背景光反映了到目前為止存在的所有恆星的光芒。這使研究人員能夠在大部分宇宙時間內重建恆星形成的速度。其他天文學家之前通過直接測量來自短壽命大質量恆星的紫外線來拼湊這段歷史,儘管這種方法可能會錯過在其第一個十億年左右居住在宇宙中的相對微弱的星系群。

這種恆星形成率的新測量值與早先的估計值相符。這個速度在將近110億年前達到頂峰,當時每立方百萬兆的太空 - 一側的光量超過300萬光年 - 每年將約0.1太陽質量的天然氣轉化為恆星。這大約是當前費率的十倍。

Ajello說,從這個角度來看,我們的銀河系每年產生大約七顆星。但那時候,銀河系每年會產生大約70顆恆星。“我們的星系和整個宇宙都像聖誕樹一樣被照亮,”他說。


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