Nascosta nell'oscurità tra le stelle c'è tutta la luce che l'universo ha creato dopo il Big Bang.
Ora, gli scienziati pensano di sapere approssimativamente quanta luce è. Dalla loro nascita un paio di milioni di anni dopo il Big Bang, le stelle hanno prodotto circa 4 x 10 ^ 84 fotoni, o particelle di luce, secondo le nuove misurazioni riportate oggi (29 novembre) sulla rivista Science.
La maggior parte della luce nell'universo proviene da stelle, ha affermato Marco Ajello, co-autore di studi e astrofisico alla Clemson University.
Ecco cosa succede: stelle come il nostro sole sono alimentate da reazioni nucleari nel nucleo, in cui i protoni dell'idrogeno sono fusi insieme per creare elio. Questo processo inoltre rilascia energia sotto forma di fotoni di raggi gamma. Questi fotoni hanno cento milioni di volte più energia dei normali fotoni che vediamo come luce visibile.
Poiché il nucleo del sole è molto denso, quei fotoni non possono sfuggire e continuano a urtare atomi ed elettroni, perdendo infine energia. Centinaia di migliaia di anni dopo, lasciano il sole, con circa un milione di volte meno energia della luce visibile, ha detto Ajello.
La luce che possiamo vedere proviene dai fotoni creati dalle stelle nella nostra galassia, incluso il sole. Misurare tutta quell'altra luce in altre parti dell'universo - nascosto nel cielo scuro tra le stelle che possiamo vedere - è "difficile, perché è molto, molto fioco", ha detto Ajello a Live Science. In effetti, cercare di vedere tutta la luce nell'universo sarebbe come guardare una lampadina da 60 watt a 4 km di distanza, ha aggiunto.
Quindi, Ajello e il suo team hanno usato un metodo indiretto per misurare questa luce, basandosi sui dati del telescopio spaziale Fermi Gamma della NASA, che orbita intorno alla Terra dal 2008. I ricercatori hanno esaminato i raggi gamma emessi da 739 blasoni (incredibilmente luminosi galassie con buchi neri che sparano raggi gamma nella nostra direzione) e uno scoppio di raggi gamma (un'esplosione di energia estremamente elevata) per stimare quanta luce stellare esisteva durante varie epoche dell'universo - più lontana la fonte dei raggi gamma , più tempo fa il tempo.
Mentre attraversano l'universo, i fotoni in questi raggi gamma interagiscono con la "luce di sfondo extragalattica", una nebbia di fotoni ultravioletti, ottici e infrarossi prodotti dalle stelle. Questo processo trasforma i fotoni in elettroni e i loro partner antimateria, i positroni. Rilevando questi piccoli cambiamenti, Ajello e il suo team sono stati in grado di stimare quanta luce delle stelle o "nebbia" ci fosse in varie occasioni.
Gli scienziati hanno scoperto che le stelle si sono formate al tasso più alto circa 10 miliardi di anni fa e che, successivamente, la formazione delle stelle è diminuita immensamente. La quantità totale di luce stellare mai prodotta "non è molto importante", ha detto Ajello.
In effetti, il numero 4 x 10 ^ 84 che i ricercatori hanno calcolato per il numero totale di fotoni prodotti potrebbe essere circa 10 volte troppo basso. Questo perché non include i fotoni nello spettro infrarosso, che hanno un'energia inferiore alla luce visibile, ha detto Ajello.
Il risultato più eccitante è che i ricercatori hanno potuto calcolare quanti e quali tipi di fotoni esistevano durante varie epoche dell'universo, a partire dall'inizio (quasi). Ajello e il suo team hanno costruito una storia di luce stellare che copre oltre il 90 percento del tempo cosmico. Per costruire l'altro 10 percento, il primissimo inizio della luce stellare, "dovremmo aspettare forse altri 10 anni di osservazione", ha detto Ajello.
Un'istantanea della luce stellare creata durante l'infanzia dell'universo potrebbe provenire dal massiccio James Webb Space Telescope, che si stima abbia un lancio nel 2021, ha detto Ajello.
Questa è "un'altra pietra miliare del team Fermi", Elisa Prandini, post-dottorato nel dipartimento di fisica e astronomia all'Università di Padova in Italia, ha scritto in una prospettiva sullo stesso numero di Science. Prandini, che non era coinvolto nella ricerca attuale, ha anche concluso la sua prospettiva con una menzione del James Webb Space Telescope e delle misurazioni più "dirette" che potrebbe produrre.
