Космический аппарат New Horizons измеряет фоновый свет Вселенной

Фоновое излучение Вселенной или реликтовое излучение (от латинского relictum — остаток), это космическое высокочастотное излучение — равномерно заполняющее Вселенную тепловое излучение, возникшее в эпоху первичной рекомбинации водорода.

Оказывается, во Вселенной существует несколько фоновых излучений, например, инфракрасное и даже гравитационно-волновое. Космический аппарат НАСА «Новые горизонты» (New Horizons) сейчас находится достаточно далеко от Солнца, в подходящем месте для измерения космического оптического фона (COB — cosmic optical background).

Большая часть этого света исходит от звезд в галактиках, но астрономы всегда задавались вопросом, есть ли другие источники света, заполняющие ночное небо. Теперь у New Horizons есть ответ: нет!

Еще в 1965 году два инженера связи исследовали помехи сигнала в лаборатории Белла. Арно Пензиас и Роберт Вильсон уловили слабый «гул» во всех направлениях. Оказалось, что они обнаружили космическое фоновое излучение, слабое свечение, которое пронизывает всю Вселенную и является тепловым излучением, оставшимся от Большого взрыва. Оно позволяет больше узнать о Вселенной, когда ей было всего 380 000 лет.

В конце 80-х годов был обнаружен другой тип фонового излучения; инфракрасное фоновое излучение. Оно состоит из рассеянного инфракрасного свечения, которое наполняет Вселенную и исходит из многочисленных источников на протяжении всей истории Вселенной. В дополнение к этому существует фон гравитационных волн, хотя его еще предстоит подтвердить.

Еще одним горячо обсуждаемым фоном является космический оптический фон (COB), рассеянный свет, исходящий от звезд и галактик и охватывающий весь видимый спектр. Исследования показали, что большой вклад в общее фоновое оптическое свечение вносят очень тусклые галактики. Исследование COB позволяет изучить общий выход энергии Вселенной, изучение галактик и звездообразования на протяжении всей истории космоса.

Обнаружение COB является сложной задачей, однако инструменты наземного базирования или даже те, что находятся на околоземной орбите, страдают от помех. Например, зодиакальный свет является результатом солнечного света, рассеянного межпланетной пылью. Он преобладает во внутренней части Солнечной системы и затрудняет изучение COB.

Зонд «Новые горизонты» сейчас находится далеко за орбитой Плутона, на расстоянии более 8 миллиардов километров. На его борту есть камера LORRI (Long Range Reconnaissance Imager), которая была определена как идеальная платформа для начала поиска фона.

Используя изображения камеры LORRI, группа астрономов под руководством Марка Постмана попыталась измерить COB в диапазоне от 0,4 до 0,9 микрометра. Изображения были сделаны из высоких галактических широт, чтобы исключить рассеянный свет Млечного Пути или рассеянный свет ярких звезд.

Для выделения вклада COB в общий уровень яркости неба потребовалось цифровое вычитание рассеянного света от ярких звезд и галактик, а также от слабых звезд в поле, которые были более тусклыми, чем тот, который можно было обнаружить с помощью LORRI.

Интересно, что результаты показали, что, исходя из оценочного количества галактик в выбранных регионах, COB является результатом света всех галактик в наблюдаемой области Вселенной.