星光记录揭示了恒星形成的宇宙历史

大约110亿年前,宇宙以比现在大10倍的速度制造了恒星。然而,宇宙中的所有星光看起来都不比几英里外的60瓦灯泡亮。

星光记录揭示了恒星形成的宇宙历史

这张天空的伽马射线图显示了费米望远镜测量河外背景光时使用的739个火星(绿色十字架)的位置。银河系的

四千八十八分之一octillion octillion - 或4x10 84。根据一项新的估计,这大致是所有星系中所有恒星发射的紫外,可见和近红外光子的数量。

天文学家在11月30日的“ 科学”杂志上报告说,通过统计所有这些星光的光子,天文学家们已经拼凑了一个更新的时间线,说明恒星形成率在大爆炸以来的138亿年中是如何形成和衰退的。这个新的时间表与早期的独立估计相吻合:宇宙星形成的工厂在大爆炸后大约30亿年处于最多产阶段,并且从那时起逐渐放缓。

绝大多数逃离星系的星光都会产生被称为河外背景光的光子雾。这种灯很难直接测量。因此,一个名为Fermi-LAT合作的国际研究团队研究了这种光线是如何干扰从火星发出的伽马射线,由星系核心的超大质量黑洞驱动的辐射井。

为了统计,研究人员分析了费米伽马射线空间望远镜9年来收集的739个火星(和一个伽马射线爆发)的伽马射线光。来自这些火星的光线花费了2亿到116亿年才能到达地球。通过测量来自每个blazar的伽马射线的特定波长如何被抑制,该团队估计了河外背景光的强度随时间的变化,这反过来显示了这些光子在宇宙中蜂拥而至的总数。

虽然4x10 84个光子听起来很多,但它大约是宇宙微波背景中光子数的万分之一。考虑到宇宙的浩瀚,所有这些星光的发光实际上是非常微弱的。它“相当于从2.5英里的距离观察到的一个60瓦的灯泡,”共同作者Marco Ajello(克莱姆森大学)说。

在任何给定的时间,这个背景光反映了到目前为止存在的所有恒星的光芒。这使研究人员能够在大部分宇宙时间内重建恒星形成的速度。其他天文学家之前通过直接测量来自短寿命大质量恒星的紫外线来拼凑这段历史,尽管这种方法可能会错过在其第一个十亿年左右居住在宇宙中的相对微弱的星系群。

这种恒星形成率的新测量值与早先的估计值相符。这个速度在将近110亿年前达到顶峰,当时每立方百万兆的太空 - 一侧的光量超过300万光年 - 每年将约0.1太阳质量的天然气转化为恒星。这大约是当前费率的十倍。

Ajello说,从这个角度来看,我们的银河系每年产生大约七颗星。但那时候,银河系每年会产生大约70颗恒星。“我们的星系和整个宇宙都像圣诞树一样被照亮,”他说。


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