V raziskavi znanstvene kolaboracije Fermi LAT, v kateri je sodelovala tudi dr. Gabrijela Zaharijas iz Centra za astrofiziko in kozmologijo Univerze v Novi Gorici, so s pomočjo sevanja gama izmerili celotno količino svetlobe, ki so jo oddale zvezde v zadnjih 90 odstotkih vse zgodovine vesolja (zadnjih 12 milijard let).

Meritve s satelitom Fermi so pokazale, da je bil vrhunec nastajanja zvezd v našem vesolju pred okrog 10 milijardami let. Nova odkritja o zvezdni svetlobi so bila objavljena danes v reviji Science. 


Sevanje gama iz oddaljenih galaksij, ki imajo v središčih črno luknjo in jim pravimo blazarji, na poti skozi vesolje trči v zvezdno svetlobo. Ta video prikazuje, kako lahko gama svetloba, ki doseže satelit Fermi, pomaga znanstvenikom izvedeti več o nastajanju zvezd skozi zgodovino vesolja. Vir: NASA’s Goddard Space Flight Center​
 

Kaj izvemo iz svetlobe zvezd

Naše razumevanje vesolja v veliki meri temelji na razumevanju razvoja zvezd skozi zgodovino vesolja. Zvezde proizvedejo večino svetlobe, ki jo vidimo v vesolju. Poleg tega so pomembne, saj v različnih procesih povezanih z njimi nastajajo kemijski elementi, ki so težji od vodika in helija in jih v prvotnem vesolju, kmalu po njegovem nastanku, še ni bilo. Kot je povedal Carl Sagan: “Naš planet, naša družba in mi sami smo zgrajeni iz zvezdne snovi.”

Eden od načinov, s katerim lahko proučujemo razvoj zvezd, je merjenje celotne količine svetlobe, ki so jo zvezde oddale skozi zgodovino vesolja in ji strokovnjaki pravijo zunajgalaktična svetloba ozadja (angl. extragalactic background light – EBL).

Proučevanje zunajgalaktične svetlobe ozadja je eden od namenov satelita Fermi, ki je letos praznoval svojo 10-letnico delovanja. Satelit Fermi meri visoko-energijsko gama svetlobo, ki prihaja iz visoko-energijskih procesov v vesolju, kakršno je na primer padanje snovi v črno luknjo in jo zaznavajo posebni detektorji. Kako nam lahko visoko-energijska gama svetloba pove nekaj o zvezdni svetlobi, ki ima veliko nižje energije in jo lahko zaznajo tudi naše oči?

Ko delec oziroma foton visoko-energijske gama svetlobe na poti skozi vesolje trči v foton zvezdne svetlobe, je ob trku na voljo dovolj energije, da lahko po Einsteinovi enačbi E=mc² nastane par delca (elektrona) in antidelca (pozitrona). Posledica nastanka delcev snovi je, da je sevanje gama, ki prihaja iz oddaljenih teles v vesolju, videti šibkejše, podobno kot megla oslabi soj avtomobilskih žarometov.
 

Pogled v zgodnje vesolje

Znanstveniki v kolaboraciji Fermi LAT so proučili gama svetlobo, ki prihaja iz 739 blazarjev — galaksij, ki imajo v središču orjaško črno luknjo in jih je instrument LAT satelita Fermi zbral v obdobju devetih let. Iz tega, kako močno je bila gama svetloba iz teh blazarjev oslabljena zaradi trkov z zvezdno svetlobo, so lahko izmerili, kako se je zunajgalaktična svetloba ozadja spreminjala s časom skozi zgodovino vesolja.

Razkrili so, da je bilo nastajanje zvezd v vesolju najbolj intenzivno pred okoli 10 milijardami let. To je pomembna potrditev prejšnjih ocen, ki so temeljile na opazovanju velikega števila posameznih oddaljenih galaksij z Vesoljskim teleskopom Hubble.

Nove meritve so pomembne tudi za usmerjenje prihodnjih raziskav z Vesoljskim teleskopom James Webb. Med Webbovimi glavnimi cilji je razkriti, kaj se je dogajalo v prvi milijardi let po Velikem poku, ko so se rojevale prve zvezde. Meritve z instrumentom Fermi LAT nam namreč povedo koliko zvezdne svetlobe lahko pričakujemo v tej prvi milijardi let obstoja vesolja.