總署的新視野號太空船提供了來自太陽系邊緣附近的突破性數據，揭示了宇宙光學背景——大爆炸以來數十億個星系留下的微弱光芒。這項研究仔細地消除了宇宙塵埃和其他來源的干擾，證實了揮之不去的光與星系形成的理論預期一致，增強了我們對宇宙演化的理解，同時不排除潛在的異常現象。
揭開宇宙光芒的面紗
科學家已經前往太陽系的邊緣，至少是 泰國 電話號碼庫 為了捕捉迄今為止對瀰漫在宇宙中的微弱輝光——這種被稱為宇宙光學背景的現象——最準確的測量結果。
這項新研究借鑒了美國太空總署新視野號太空船的觀測結果，該太空船於 2015 年掠過冥王星，目前距離地球近 55 億英里。這項研究於 8 月 28 日發表在上，該研究的共同作者、科羅拉多大學博爾德分校的天體物理學家邁克爾·舒爾(Michael Shull) 表示，該研究旨在回答一個看似簡單的問題。
“天真的很黑嗎？”天體物理和行星科學系名譽教授舒爾說。
宇宙對清晰度的追求太空在人眼看來可能是黑色的，但科學家認為它並不是完全黑暗的。自宇宙誕生以來，數萬億個包含無數恆星的星系已經形成和死亡，留下了難以察覺的微弱光芒。把它想像成太空中的夜燈。
波茲曼領導的團隊計算了這種光芒的亮度。他們的發現表明，宇宙光學背景比到達地球表面的太陽光暗約 1000 億倍——對於人類用肉眼來說太暗了。
這些結果可以幫助科學家了解大爆炸以來宇宙的歷史。「我們有點像宇宙會計師，將宇宙中我們可以解釋的所有光源加起來，」舒爾說。
宇宙觀測的挑戰
他補充說，近 50 年來，這種 傳真清單資源 數字運算一直激發著科學家的想像。
舒爾解釋說，經過數十年的研究，天文物理學家認為他們對宇宙的演化有了很好的了解。第一個星係是在大爆炸後數億年的宇宙黎明時期形成的。遙遠宇宙中星系的星光在大約 100 億年前達到了最亮點，此後一直在變暗。
宇宙光學背景的精確測量可以幫助科學家確認這張宇宙圖是否有意義，或者是否存在尚未發現的神秘物體將光投射到太空中。
然而，進行此類測量並不容易，尤其是在地球上。
地球附近充滿了微小的塵埃顆粒和其他碎片。陽光照耀著這片混亂，洗掉了任何可能來自宇宙光學背景的訊號。
「我用的一個比喻是，如果你想看到星星，你就需要離開丹佛，」舒爾說。 “你必須走出去，一直到科羅拉多州的東北角，前面只有南達科他州和內布拉斯加州。”
新視野號為科學家提供了千載難逢的機會在太空中進行類似的事情。
來自邊緣的前所未有的見解
該任務具有獨特的科羅拉多起源。艾倫·斯 馬來西亞數據 特恩(Alan Stern) 是新視野號任務的負責人，他是科羅拉多大學博爾德分校的研究生，師從舒爾(Shull) 和前高級研究員傑克·布蘭特(Jack Brandt) 。他目前在科羅拉多州博爾德的西南研究所工作。該航天器還攜帶學生塵埃計數器，這是一種由科羅拉多大學博爾德分校大氣與太空物理實驗室（LASP）的學生設計和建造的儀器。
在 2023 年夏季的幾週時間裡，研究人員將新視野號的遠程偵察成像儀 (LORRI) 對準了大約兩打天空。
目前技術的局限性即使在太陽系的邊緣，研究團隊仍需要應對大量額外的光線。例如，銀河系位於一個光環內，就像我們的太陽系一樣，它會聚集灰塵。
「你無法擺脫灰塵，」舒爾說。 “它無處不在。”
他和他的同事估計了光暈可以產生多少光，然後從他們用 LORRI 看到的光中減去它。在去除額外的光源後，研究團隊留下了宇宙光學背景。
用科學術語來說，這個背景相當於每平方公尺每球面度約 11 納瓦。 （球面度是一塊寬度約為月球直徑 130 倍的天空）。
舒爾說，這個數值與科學家認為自大爆炸以來應該形成的星系數量非常吻合。換句話說，太空中似乎不存在任何奇怪的物體，例如奇異的粒子，會產生大量的光。但研究人員不能完全排除這種異常現象。
宇宙探索的未來展望該團隊的測量結果可能是長期以來對宇宙發光的最佳估計值。新視野號正在利用剩餘的燃料供應來追求其他科學優先事項，目前沒有其他任務前往那些寒冷和黑暗的太空角落。
舒爾說：“如果他們在未來的任務中安裝一台相機，而我們都等了幾十年才讓它出來，我們就可以看到更精確的測量結果。”
有關這項研究的更多信息，請參閱探索黑暗宇宙：美國宇航局新視野深空探測器的突破。