Tersembunyi dalam kegelapan di kalangan bintang-bintang itu adalah semua cahaya yang diciptakan oleh alam semesta sejak Big Bang.
Sekarang, saintis berfikir mereka tahu kira berapa banyak cahaya itu. Sejak kelahirannya beberapa juta tahun selepas Big Bang, bintang-bintang telah menghasilkan sekitar 4 x 10 ^ 84 foton, atau zarah cahaya, menurut ukuran baru yang dilaporkan hari ini (29 Nov) dalam jurnal Science.
Kebanyakan cahaya di alam semesta berasal dari bintang-bintang, kata Marco Ajello, penulis bersama kajian dan ahli astrophysik di Universiti Clemson.
Inilah yang berlaku: Bintang-bintang seperti matahari kita dikuasai oleh tindak balas nuklear di inti, di mana proton hidrogen disatu bersama untuk menghasilkan helium. Proses ini juga mengeluarkan tenaga dalam bentuk foton sinar gamma. Foton ini mempunyai kekuatan seratus juta kali lebih banyak daripada foton biasa yang kita lihat sebagai cahaya yang kelihatan.
Kerana inti matahari sangat padat, fotonya tidak dapat melarikan diri dan sebaliknya terus menembusi atom dan elektron, akhirnya kehilangan tenaga. Beratus-ratus ribu tahun kemudian, mereka meninggalkan matahari, dengan kira-kira sejuta kali kurang tenaga daripada cahaya yang kelihatan, kata Ajello.
Cahaya yang dapat kita lihat berasal dari foton yang dicipta oleh bintang di galaksi kita sendiri, termasuk matahari. Mengukur semua cahaya lain di bahagian lain alam semesta - tersembunyi di langit yang gelap di antara bintang-bintang yang dapat kita lihat - adalah "sukar, kerana sangat sangat redup," Ajello memberitahu Live Science. Malah, cuba melihat semua cahaya di alam semesta akan seperti melihat lampu suluh 60-watt dari 2.5 batu (4 kilometer) jauhnya, katanya.
Oleh itu, Ajello dan pasukannya menggunakan kaedah tidak langsung untuk mengukur cahaya ini, bergantung kepada data dari Teleskop Angkasa Fermi Gamma-ray NASA, yang telah mengorbit Bumi sejak tahun 2008. Para penyelidik melihat sinar gamma yang dipancarkan dari 739 blazar (sangat terang galaksi dengan lubang hitam yang menembak sinar gamma ke arah kami) dan satu letupan gamma-ray (letupan tenaga yang sangat tinggi) untuk menganggarkan berapa banyak bintang cahaya wujud semasa pelbagai zaman alam semesta - jauh lebih jauh sumber sinaran gamma , lebih lama dahulu masa.
Ketika mereka melalui alam semesta, foton dalam sinar gamma ini berinteraksi dengan "cahaya latar extragalactic," kabut ultraviolet, foton optik dan inframerah yang dihasilkan oleh bintang-bintang. Proses ini mengubah foton menjadi elektron dan rakan antimatter mereka, positron. Dengan mengesan perubahan-perubahan kecil ini, Ajello dan pasukannya dapat menganggarkan berapa banyak cahaya bintang atau "kabus" yang ada pada pelbagai masa.
Para saintis mendapati bahawa bintang terbentuk pada kadar tertinggi sekitar 10 bilion tahun yang lalu dan selepas itu, pembentukan bintang berkurang. Jumlah bintang bintang yang pernah dihasilkan, "tidak begitu penting," kata Ajello.
Malah, 4 x 10 ^ 84 bilangan penyelidik dikira untuk jumlah bilangan foton yang dihasilkan boleh kira-kira 10 kali ganda terlalu rendah. Itu kerana ia tidak termasuk foton dalam spektrum inframerah, yang mempunyai tenaga yang lebih rendah daripada cahaya yang kelihatan, kata Ajello.
Hasil yang lebih menarik ialah para penyelidik dapat mengira berapa banyak dan jenis foton yang wujud semasa pelbagai zaman alam semesta, bermula dari awal (hampir). Ajello dan pasukannya membina sejarah bintang yang merangkumi lebih daripada 90 peratus masa kosmik. Untuk membina 10 peratus lagi, sangat awal permulaan bintang, "kita perlu menunggu mungkin lebih 10 tahun pemerhatian," kata Ajello.
Satu petikan cahaya bintang yang dicipta semasa permulaan alam semesta boleh datang dari Teleskop Angkasa James Webb yang besar, yang dianggarkan mempunyai pelancaran 2021, kata Ajello.
Ini adalah "satu lagi kejayaan pasukan Fermi," Elisa Prandini, seorang pasca doktoral di jabatan fizik dan astronomi di University of Padova di Itali, menulis dalam perspektif dalam isu Sains yang sama. Prandini, yang tidak terlibat dalam penyelidikan semasa, juga mengakhiri perspektifnya dengan menyebutkan Teleskop Angkasa James Webb dan pengukuran lebih "langsung" yang dapat dihasilkan.
