Das Bild links zeigt einen Teil unseres Himmels, das Boötes-Feld, im Infrarotlicht, während das Bild rechts ein mysteriöses Infrarot-Hintergrundlicht zeigt, das vom Spitzer-Weltraumteleskop der NASA in derselben Himmelsregion aufgenommen wurde. Kredit: NASA / JPL-Caltech
Was verursacht das mysteriöse Leuchten der Strahlung, die Infrarot-Teleskope über den gesamten Himmel sehen? Die Antwort könnte in einer Kombination von Konzepten liegen, die auf dem Gebiet der Astronomie relativ neu und auch etwas kontrovers sind. Schurkensterne, die aus Galaxien geworfen wurden, können in Halos aus dunkler Materie eingebettet sein, von denen angenommen wurde, dass sie Galaxien umgeben. Während diese Halos aus dunkler Materie bisher nur indirekt durch Beobachtung ihrer Gravitationseffekte nachgewiesen wurden, können sie auch die Quelle des rätselhaften Hintergrundlichts der Strahlung enthalten.
"Das Infrarot-Hintergrundlicht in unserem Himmel war ein großes Rätsel", sagte Asantha Cooray von der University of California in Irvine, Hauptautorin der neuen Forschung, die heute in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde. „Wir haben neue Beweise dafür, dass dieses Licht von den Sternen stammt, die zwischen Galaxien verweilen. Individuell sind die Sterne zu schwach, um gesehen zu werden, aber wir glauben, dass wir ihr kollektives Leuchten sehen. “
Das kollektive Leuchten stammt vom „Interhalo“ der Halos der dunklen Materie, die das Universum durchdringen, und kann die große Frage beantworten, warum die beobachtete Lichtmenge die von bekannten Galaxien emittierte Lichtmenge übersteigt.
„Galaxien existieren in Halos aus dunkler Materie, die viel größer sind als die Galaxien. Wenn sich Galaxien bilden und miteinander verschmelzen, wird der Halo der dunklen Materie größer und die Sterne und das Gas sinken in die Mitte des Halos “, sagte Edward L. (Ned) Wright von der UCLA und ein Mitglied des Teams, das das Spitzer-Weltraumteleskop verwendet hat Suchen Sie nach der Quelle des Infrarotlichts. "Was wir sagen ist, dass ein Stern von tausend das nicht tut und stattdessen wie dunkle Materie verteilt wird. Sie können die dunkle Materie nicht sehr gut sehen, aber wir schlagen vor, dass sie tatsächlich einige Sterne enthält - nur ein Zehntel von 1 Prozent der Anzahl der Sterne im hellen Teil der Galaxie. Jeder tausendste Stern wird aus der sichtbaren Galaxie entfernt und wie die dunkle Materie verteilt. “
Der Halo der dunklen Materie ist nicht ganz dunkel, sagte Wright. "Ein winziger Bruchteil, ein Zehntel Prozent, der Sterne in der Zentralgalaxie wurde in den Heiligenschein ausgebreitet, und dies kann die Schwankungen hervorrufen, die wir sehen."
In großen Galaxienhaufen haben Astronomen einen viel höheren Prozentsatz an Intra-Halo-Licht gefunden, der bis zu 20 Prozent beträgt, sagte Wright.
Für diese Studie verwendeten Cooray, Wright und Kollegen das Spitzer-Weltraumteleskop, um eine Infrarotkarte einer Himmelsregion im Sternbild Boötes zu erstellen. Das Licht ist seit 10 Milliarden Jahren zu uns gereist.
"Vermutlich tritt dieses Licht in Lichthöfen überall am Himmel auf und wurde nirgendwo anders gemessen", sagte Wright, der auch Hauptforscher der WISE-Mission (Wide Field Infrared Survey Explorer) der NASA ist.
"Wenn wir den Ursprung des Infrarot-Hintergrunds wirklich verstehen können, können wir verstehen, wann das gesamte Licht im Universum erzeugt wurde und wie viel erzeugt wurde", sagte Wright. „Vor diesem Hintergrund ist die Geschichte der gesamten Lichtproduktion im Universum kodiert. Wir sagen, dass die Schwankungen durch die unscharfen Kanten von Galaxien erzeugt werden können, die zur gleichen Zeit existierten, als die meisten Sterne vor etwa 10 Milliarden Jahren erschaffen wurden. "
Das Licht erscheint in den Spitzer-Bildern mit einem fleckigen Muster.
Die neuen Erkenntnisse stehen im Widerspruch zu einer Studie, die diesen Sommer veröffentlicht wurde. Alexander "Sasha" Kashlinsky vom Goddard Space Flight Center der NASA und sein Team betrachteten mit Spitzer denselben Himmelsfleck und schlugen vor, dass das Licht, das das ungewöhnliche Muster erzeugt, von den ersten Sternen und Galaxien kommt.
In der neuen Studie untersuchten Cooray und Kollegen Daten von einem größeren Teil des Himmels, dem so genannten Bootes-Feld, und deckten einen Bogen ab, der 50 Vollerdmonden entspricht. Diese Beobachtungen waren nicht so empfindlich wie die aus den Studien der Kashlinsky-Gruppe, aber der größere Maßstab ermöglichte es den Forschern, das Muster des Hintergrundinfrarotlichts besser zu analysieren.
"Wir haben 250 Stunden lang mit Spitzer das Bootes-Feld untersucht", sagte Co-Autor Daniel Stern vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien. "Das Studium des schwachen Infrarot-Hintergrunds war eines der Hauptziele unserer Umfrage, und wir haben es sorgfältig entworfen." die Beobachtungen, um die wichtige, herausfordernde Frage, was das Hintergrundglühen verursacht, direkt anzusprechen. “
Das Team kam zu dem Schluss, dass das Lichtmuster des Infrarotlichts nicht mit Theorien und Computersimulationen der ersten Sterne und Galaxien übereinstimmt. Forscher sagen, dass das Leuchten zu hell ist, um von den ersten Galaxien zu stammen, von denen angenommen wird, dass sie nicht so groß oder zahlreich waren wie die Galaxien, die wir heute um uns herum sehen. Stattdessen schlagen die Wissenschaftler eine neue Theorie zur Erklärung des fleckigen Lichts vor, die auf Theorien des „Intracluster“ - oder „Intrahalo“ -Sternlichts basiert.
Das Team sagte, dass weitere Untersuchungen erforderlich sind, um diese Ergebnisse zu bestätigen, und fügte hinzu, dass das James Webb-Weltraumteleskop helfen sollte.
"Mit der scharfen Infrarotsicht des James Webb-Teleskops können einige der frühesten Sterne und Galaxien sowie die streunenden Sterne, die zwischen den Außenbezirken der nahe gelegenen Galaxien lauern, direkt gesehen werden", sagte Eric Smith, stellvertretender Programmmanager von JWST am NASA-Hauptsitz in Washington. "Die mysteriösen Objekte, aus denen das Infrarotlicht im Hintergrund besteht, können endlich freigelegt werden."
Quellen: NASA, UCLA
