Опубликовано: 04/02/2021
(Обновлено: 03/02/2021)

Возможно наша вселенная содержит в пять раз больше галактик, чем было принято считать. Что показал анализ данных зонда New Horizons с периферии Солнечной системы

Наведите телескоп на любой участок неба и вы наверняка что-нибудь увидите: это могут быть звезды, галактики, облака межзвездного газа. А теперь мысленно уберите все это и вновь посмотрите в телескоп. Разумеется вы не увидите ничего – только пустое черное пространство. Ведь… так?

Новая работа для New Horizons

А вот и не так – теперь может смело ответить человечество, во всяком случае команда ученых занимающихся обработкой данных с исследовательского космического зонда “Новые горизонты” (New Horizons). Несколько лет назад название “Новые горизонты” было у всех на слуху, ведь именно этот аппарат подарил нам удивительную возможность по-настоящему увидеть Плутон, Харон и даже такую далекую цель, как странный и загадочный двойной астероид Аррокот.

New Horizons определил что космос светлее, чем считалось

Зонд «Новые горизонты» на фоне Плутона. Впрочем, сегодня не об этом

Но, хотя сейчас “Новые горизонты” оставил все крупные космические тела Солнечной системы и пояса Койпера “за кормой”, его миссия ещё не закончилась и похоже на днях его приборы позволили ученым с Земли совершить ещё одно открытие. Дело в том, что показания приборов зонда вполне четко свидетельствуют о том, что открытый космос явно “светлее”, чем от него ожидалось. Но, что именно служит источником этого добавочного света?

Зодиакальный свет и оптический фон космического пространства

Члены команды NSF NOIRLab под руководством Тода Лауэра (Tod Lauer) с помощью камеры New Horizons Long Range Reconnaissance Imager (LORRI), сделали 195 снимков с 30-секундных экспозицией в 7 областях космического пространства, лежащих выше и ниже основной плоскости галактического диска (т.е. там где космос должен быть наиболее “черным”).

Зачем для этого использовали именно возможности “Новых горизонтов”? Затем, что звездное пространство которое “видит” этот космический корабль сейчас, должно быть примерно в 10 раз “яснее и темнее”, чем можно видеть с Земли и даже с её орбиты.

К примеру: хотя наблюдениям космического телескопа “Хаббл” находящийся на орбите Земли, не мешают искажения вызванные земной атмосферой, он все ещё находится в своеобразном облаке пыли, окружающем нашу планету. Сама по себе эта пыль не особо затрудняет наблюдения, но её частички имеют свойства отражать солнечный свет. Вы наверняка видели нечто похожее в доме – солнечный свет “подсвечивает” пыль в воздухе, и за счет этого все пространство оказывается словно в легком тумане. Конечно это ухудшает эффективность наблюдений.

Наземные наблюдатели могут наблюдать свечение космической пыли в виде явления, известного как зодиакальный свет, и именно благодаря этому явлению с Земли и её окрестностей невозможно измерить оптический фон космического пространства (COB). Он, в свою очередь, является индикатором того насколько хорошо мы изучили тот или иной участок неба. Если участок после удаления всей яркости “не фонит” – значит хорошо. А если остается слабый паразитный свет… занчит что-то его испускает, а мы это “что-то” пока не видим.

Обычный способ вычисления оптического фона прост: необходимо взять фотографию участка звездного неба и “вычесть” из его яркости яркость всех известных источников света. Однако, так как мы только приблизительно можем указать на яркость зодиакального света, способного к тому же меняться в зависимости от внешних факторов, то этот метод грозит весьма серьезными погрешностями.



Зодиакальный свет

Зодиакальный свет

Если же мы попробуем замерить оптический фон космического пространства с помощью данных со станции “Новые горизонты”, находящейся практически в “чистом” от пыли космосе, то сведем погрешность к минимуму и нам останется только вычесть из общей яркости фото, яркость световых источников, без всяких поправок на паразитное воздействие зодиакального света.

Конечно это просто звучит только на словах – на самом деле кроме прямо видимого света звезд и галактик, исследователям придется учесть и слабый паразитный свет звезд и галактик не находящихся непосредственно в зоне наблюдения, но чей рассеянный свет все же проникает в кадр.

Также нужно отсеять совсем слабые звезды и галактики, которые находятся так далеко, что по одиночке их свет не различим, однако в общей массе, все же создает слабый световой “шум” – его затем удаляют с помощью компьютерного моделирования. Наконец, придется вычесть из общего вклада и свет звезд рассеянный облаками межзвездной пыли.

Свет миллиардов неоткрытых галактик?

И вот тут то ученых и подстерегало открытие, а точнее загадка на пороге возможного открытия. Даже после удаления всех возможных и потенциально возможных источников света, “черный космос” оказался не черным. На снимках все равно присутствовало загадочное фоновое свечение. Команда Тода Лауэра назвала его рассеянным оптическим фоном космического пространства (публикация в журнале Astrophysical Journal).

Это не могло быть просто погрешностью, потому по словам того же Лауэра на 237-м заседании Американского астрономического общества: общая величина неизвестного источника света превышает величину света от всех известных галактик. Такие дела.

Откуда же взялся этот неизвестный источник света?

Чуть более четырех лет назад Кристофер Конселис (в то время работавший в Ноттингемском университете, Великобритания) подсчитал общее число галактик во Вселенной на основе данных полученных от Hubble Ultra Deep Field (HUDF) (очень глубокий анализ светимости космических объектов выполненный на относительно небольшой по площади участке звездного неба).

Конселис пришел к выводу, что телескоп “Хаббл” пропустил 90% галактик в видимой Вселенной. То есть, по его подсчетам выходило так, что галактик вокруг нас в 10 раз больше, чем принято считать.

Конечно такое число – в 10 раз больше галактик, чем мы можем увидеть сегодня – просто поражает. Даже в космических масштабах это выглядит фантастикой, верно? Так вот, исследования команды “Новые горизонты” в этом отношении крайне пессимистичны, ведь они показывают, что галактик которые мы непосредственно не можем пока наблюдать в космосе больше не в 10, а всего в 5-6 раз. Не 2 триллиона, как подсчитал К. Конселис, а всего лишь какие-то сотни миллиардов штук.

Мы не видим их также, как не видим отдельно каждое окно или лампочку в населенном пункте, проезжая его со стороны, но зато отчетливо видим общее свечение всей массы этих огней.

Участок сверхглубокого поля Хаббла (HUDF) показывает просто невероятное количество галактик

Участок сверхглубокого поля Хаббла (HUDF) показывает просто невероятное количество галактик. Но по всей видимости, многие галактики недоступны даже всемогущему Хабблу! Вопрос только – сколько их?

Откуда ещё может взяться “лишний” свет в космосе

Правда, ученые пока не берутся утверждать наверняка, что весь “лишний” свет действительно исходит от множества неизвестных галактик. Наверняка известно только две вещи:

  • каждый год науке становятся известны все новые и новые галактики, ранее бывшие совершенно недоступными нашему наблюдению.
  • даже у света имеющего “неизвестное” происхождение, должен быть вполне конкретный источник.

Впрочем, есть и альтернативные объяснения этого феномена:  так, Шудзи Мацуура (университет Квансей Гакуин, Япония), который также обнаружил признаки “дополнительного” света со своими коллегами в эксперименте с космическим инфракрасным фоном (CIBER), предположил, что команда зонда “Новые горизонты”, могла недооценить вклад рассеянного света Млечного Пути и заявила об открытии рассеянного оптического фона слишком рано.

Кроме того, даже если Тод Лауэр и его команда правы в целом, категорично списывать весь “неизвестный свет” в актив ещё неоткрытых галактик все же не стоит. Возможно неточна методика подсчета рассеянного света известных галактик, возможно даже, что в космосе больше звезд “изгнанных” за пределы родительских галактик, блуждающих в межгалактическом пространстве и искажающим наблюдения.

Наконец, существует и вероятность того, что мы столкнулись с чем-то совершенно неожиданным и выходящим за рамки наших представлений об окружающем пространстве, например, неоткрытых ещё черных дырах, а то и гипотетических аксионов, или частиц темной материи.

Будущие наблюдения космоса без сомнения прольют… эмм, ну да – свет, на эту историю. В конце-концов, “Новые горизонты” лишь первый из космических зондов, с помощью которого удалось провести измерение оптический фон космического пространства с внешней части Солнечной системы. Будут и другие космические миссии, и, они вполне могут уточнить имеющиеся у нас данные, сделав такое измерение частью своей миссии.


Александр Фролов, для сайта starcatalog.ru. Оригинал на сайте https://skyandtelescope.org/