Bildet til venstre viser en del av himmelen vår, kalt Boötes-feltet, i infrarødt lys, mens bildet til høyre viser en mystisk, infrarød bakgrunnsglød som er fanget av NASAs Spitzer Space Telescope i samme region av himmelen. Kreditt: NASA / JPL-Caltech
Hva forårsaker den mystiske strålingen fra infrarøde teleskoper over hele himmelen? Svaret kan ligge i en kombinasjon av begreper som er relativt nye innen astronomifeltet, og som også er litt kontroversielle. Rogue stjerner som har blitt sparket ut av galakser kan være innebygd i glorier av mørk materie som har blitt teoretisert for å omgi galakser. Selv om disse mørke stoff-glorieene tidligere bare har blitt oppdaget indirekte ved å observere deres gravitasjonseffekter, kan de også ha kilden til den gåtefulle bakgrunnsstrålingen fra stråling.
"Den infrarøde bakgrunnsgløden på himmelen vår har vært et enormt mysterium," sa Asantha Cooray fra University of California i Irvine, hovedforfatter av den nye forskningen som ble publisert i dag i tidsskriftet Nature. ”Vi har nye bevis på at dette lyset er fra stjernene som henger mellom galakser. Individuelt er stjernene for svake til å bli sett, men vi tror vi ser deres kollektive glød. ”
Den kollektive gløden er fra "interhalo" av mørke materie-gluer som gjennomsyrer universet, og kan svare på det store spørsmålet om hvor mye lys som observeres overstiger mengden lys som sendes ut fra kjente galakser.
“Galakser eksisterer i mørke stoffer som er mye større enn galaksen; når galakser dannes og smelter sammen, blir mørke materie-glorie større og stjernene og gassen synker til midten av glorie, ”sa Edward L. (Ned) Wright fra UCLA og et medlem av teamet som brukte Spitzer-romteleskopet til oppsøk kilden til det infrarøde lyset. "Det vi sier er en stjerne i tusen, gjør ikke det, og blir i stedet distribuert som mørk materie. Du kan ikke se den mørke saken særlig godt, men vi foreslår at den faktisk har noen få stjerner i seg - bare en tidel av 1 prosent av antall stjerner i den lyse delen av galaksen. Én stjerne i tusen blir strippet ut av den synlige galaksen og blir distribuert som den mørke materien. ”
Dark Halo er ikke helt mørk, sa Wright. "En liten brøkdel, en tidels prosent, av stjernene i den sentrale galaksen har blitt spredt ut i glorie, og dette kan gi svingningene vi ser."
I store klynger av galakser har astronomer funnet mye høyere prosenter av intra-halo lys, så store som 20 prosent, sa Wright.
For denne studien brukte Cooray, Wright og kollegene Spitzer-romteleskopet til å produsere et infrarødt kart over en region av himmelen i stjernebildet Boötes. Lyset har reist til oss i 10 milliarder år.
"Antagelig forekommer dette lyset i glorie overalt på himmelen og har bare ikke blitt målt noe annet sted," sa Wright, som også er hovedetterforsker for NASAs WISE-oppdrag (Wide-field Infrared Survey Explorer).
"Hvis vi virkelig kan forstå opprinnelsen til den infrarøde bakgrunnen, kan vi forstå når alt lyset i universet ble produsert og hvor mye som ble produsert," sa Wright. Historien til all lysproduksjon i universet er kodet i denne bakgrunnen. Vi sier at svingningene kan produseres av de uklare kantene på galakser som eksisterte på samme tid som de fleste av stjernene ble opprettet, for rundt 10 milliarder år siden. "
Lyset vises med et flekkete mønster i Spitzer-bildene.
Det nye funnet er i strid med en studie som kom ut i sommer. Alexander “Sasha” Kashlinsky fra NASAs Goddard Space Flight Center og teamet hans så på den samme himmellappen med Spitzer og foreslo at lyset som gjorde at det uvanlige mønsteret kom fra de aller første stjernene og galakser.
I den nye studien så Cooray og kollegene på data fra en større del av himmelen, kalt Bootes-feltet, og dekket en bue som tilsvarer 50 fulle jordmåner. Disse observasjonene var ikke så følsomme som fra Kashlinsky-gruppens studier, men i større skala tillot forskere å analysere bedre mønsteret i det infrarøde lyset i bakgrunnen.
"Vi så på Bootes-feltet med Spitzer i 250 timer," sa medforfatter Daniel Stern fra NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Calif. "Å studere den svake infrarøde bakgrunnen var et av hovedmålene i vår undersøkelse, og vi designet nøye observasjonene for direkte å ta opp det viktige, utfordrende spørsmålet om hva som forårsaker bakgrunnen glød. "
Teamet konkluderte med at lysmønsteret av den infrarøde gløden ikke stemmer overens med teorier og datasimuleringer av de første stjernene og galakser. Forskere sier at gløden er for lys til å være fra de første galaksene, som antas å ikke ha vært så stor eller så mange som galaksene vi ser rundt oss i dag. I stedet foreslår forskerne en ny teori for å forklare det flekkete lyset, basert på teorier om “intracluster” eller “intrahalo” stjernelys.
Teamet sa at mer forskning er nødvendig for å bekrefte disse funnene, og la til at James Webb romteleskopet skulle hjelpe.
"Den ivrige infrarøde visjonen til James Webb-teleskopet vil kunne se noen av de tidligste stjernene og galakene direkte, så vel som de omstreifende stjernene som lurer mellom utkanten av nærliggende galakser," sa Eric Smith, JWSTs viseprogramleder ved NASA hovedkvarter i Washington. "Mystiske objekter som utgjør det infrarøde lyset i bakgrunnen, kan endelig bli utsatt."
Kilder: NASA, UCLA
