作者:PATRICK J. KIGER

星光几何?
Credit:HW

先说结果: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

这个数量指的是光子的数量,4 x 10^84个。可观测宇宙内星光内的光子量 — 据克莱姆森大学科学学院天体物理学家Marco Ajello领导的一组研究人员称,可观测宇宙中所有恒星发出的光都可以追溯到这个拥有137亿年历史的宇宙已经存在了10亿年的时间内。

该结果基于对NASA的10年历史的费米伽玛射线太空望远镜数据的分析,这使得研究人员能够编撰宇宙大部分时间内恒星形成的历史。

科学家们在2018年11月30日发表在《科学》杂志上的一篇论文中详细介绍了他们的研究结果,其中Ajello为主要作者。

测量宇宙大部分历史星光需要相当的聪明才智。正如Ajello在评论中所解释的那样,星星发出的光总量由两种类型组成。他写道:“一种是未被宇宙尘埃吸收的恒星光线。这就是我们测量的结果。其余的是被尘埃吸收的恒星光线,并以红外线重新发射。我们对此并不敏感。事实证明,宇宙历史中恒星发出的能量的一半被重新处理,由更长(红外)波长的星光组成。“

天空充满了很久以前遥远恒星发射的光子 - 这被称为河外背景光,或EBL。尽管如此,除了来自我们银河系的星星还有我们的月亮之外,我们眼中的天空看起来是黑暗的。根据Ajello的说法,这是因为大部分来自宇宙其余部分的星光都非常微弱 - 相当于一个60瓦的灯泡,在距离大约250万英里外安静发光。

正如《科学》里解释的那样,为了解决这个问题,Ajello和他的团队仔细研究了费米望远镜10年的数据,并研究了EBL与遥远的耀变体发射的伽马射线的相互作用。研究人员通过与EBL光子的碰撞计算了这些耀变体的伽玛射线被吸收或改变的程度。

“耀变体在电磁波谱中发光,但在伽马射线波段释放大部分能量,”Ajello解释说。 “费米望远镜的大面积望远镜(LAT)能够测量从100 MeV(可见光能量的100万倍)到1 TeV(可见光能量的1万亿倍)的伽马射线。产生过程(其中两个光子产生一个电子 - 正电子对)吸收了从耀变体发出的伽马射线,它们的能量仅为~10 GeV(可见光能量的十亿倍)。所以低于这个能量,我们观察到真实的、未被吸收的耀变体输出,但是超过这个'阈值',越来越多的来自耀变体的光子被吸收直到落回这一点(如果增加足够的能量的话),就再也看不到耀变体了。“

“我们搜寻从0%吸收到100%吸收作为能量函数的转变,”Ajello继续说道。 “过渡开始时的能量以及从0%到100%的速度测量EBL光子的能量以及那里有多少光能。吸收越多转变就越快“。

Ajello把跟踪EBL称为天体物理学家版本的“彩虹尽头的宝藏”。EBL是彩虹,这个领域的知识最终可以揭示许多有用的信息。

Ajello解释说,恒星发出的光总量有两种类型。 “一个是恒星光线,它可以通过尘埃吸收(这是我们测量的)。其余的是被尘埃吸收并在红外线中重新发射的恒星光线(我们对此不敏感)。一半的能量在宇宙历史中被更长(红外)波长的恒星重新处理。”

研究人员的技术使他们能够观测到宇宙中恒星形成的历史,根据《华盛顿邮报》关于这项工作的文章,他们发现大爆炸后大约30亿年恒星形成达到顶峰,并且此后大幅放缓。

计数不包括宇宙存在的前十亿年中发出的星光量。“那是一个我们无法真正探索的时代,”Ajello解释道。这也是他和其他科学家期待2021年詹姆斯韦伯太空望远镜发射的原因之一,NASA称这台太空望远镜非常灵敏。

本文译自 howstuffworks,由译者 HW 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


给这篇稿打赏,让译者更有动力
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

0.0
赞一个 (0)
100283

PREV :
NEXT :

[ 上 ] [ 下 ]

  1. 吉祥如意 @ 2018-12-06 12:37:494053709

    可以推算出宇宙总质量么

  2. =。= @ 2018-12-06 12:39:544053712

    这个数字是某个强迫症患者统计的吧

  3. hpc @ 2018-12-06 12:52:284053726

    写一个不知道多大的数好了,反正没人知道这道题的答案

  4. mkly @ 2018-12-06 15:26:224053923

    @吉祥如意: 可观测宇宙总质量估计值是 10^53 kg

  5. 欢乐英雄 @ 2018-12-06 15:40:304053954

    他算得不对,我昨晚没开灯,应该少于4 x 10^84

  6. 大鱼若智 @ 2018-12-06 17:25:444054063

    光子数并不是守恒量

  7. celk @ 2018-12-06 22:16:454054391

    “可观测宇宙中所有恒星发出的光都可以追溯到这个拥有137亿年历史的宇宙已经存在了10亿年的时间内”
    应为:4 x 10^84个,这是从当前137亿岁的宇宙一路追溯回仅仅10亿岁那时,整个历史里可观测宇宙所有恒星发出的所有光的光子数目

    “研究人员通过与EBL光子的碰撞计算了这些耀变体的伽玛射线被吸收或改变的程度”语序应该是:研究人员计算了这些耀变体的伽玛射线在与EBL光子的碰撞中被吸收或改变的程度

    “产生过程(其中两个光子产生一个电子 – 正电子对)吸收了从耀变体发出的伽马射线,它们的能量仅为~10 GeV(可见光能量的十亿倍)”
    应为:两个光子可以碰撞产生一对正负电子,该过程会吸收耀变体所发出的、能量达到约 10 GeV 以上的伽马射线(pair production process要译就要译作粒子对或正负电子对产生过程,单单“产生过程”让人摸不着头脑,不过此处也无需译出)

    “但是超过这个’阈值’,越来越多的来自耀变体的光子被吸收直到落回这一点(如果增加足够的能量的话),就再也看不到耀变体了”
    应为:但是超过这个’阈值’,就有越来越多的耀变体光子被吸收,直到最后在某个足够高的能量段,你将彻底看不到该耀变体

    “我们搜寻从0%吸收到100%吸收作为能量函数的转变”
    应为:我们寻找的是,随着能量升高,吸收率从0%变化到100%的过程

    “过渡开始时的能量以及从0%到100%的速度测量EBL光子的能量以及那里有多少光能。吸收越多转变就越快”
    应为:该“变化”的起点的能量,以及从0%变化到100%的速度,就标志着EBL光子能量有多高,以及数量有多少。EBL光子越多,吸收率从0%变化到100%就越快

  8. celk @ 2018-12-06 22:17:034054392

    “一个是恒星光线,它可以通过尘埃吸收(这是我们测量的)”有误,同一句话在上文已经翻译过了:“一种是未被宇宙尘埃吸收的恒星光线。这就是我们测量的结果”(ps:“这是我们可以测量到的”更准确)