NASA”新視野”號對宇宙產生的光總量進行了有史以來最精確、最直接的測量
黑到底有多黑？這不是蘇斯博士的謎語，而是天文學家多年來一直在探討的嚴肅問題。 “新視野”號太空船給了他們一個大好機會，它現在已經遠離行星，距離地球超過54 億英里。由於距離夠遠，所以不會受到太陽系背景塵埃光芒的光污染。這意味著太空船能夠測量看似漆黑的深空的黑暗。
美國國家航空暨太空總署（NASA）的”新視野”號太空船在深空背景下的藝術印象。新視野號距離地球超過54 億英里（約73 億公里），它正在穿越太陽系的一個區域，這個區域遠離太陽，為任何現有望遠鏡提供了最黑暗的天空，也為測量遙遠宇宙的整體亮度提供了一個獨特的有利位置。背景是我們的銀河系。圖片來源：NASA、APL、SwRI、Serge Brunier（ESO）、Marc Postman（STScI）、Dan Durda
天文學家發現了宇宙中無數背景星系發出的殘留光芒。好消息是，沒有其他背景光源讓天文學家感到困惑。新視野號完成了對可見光的全面清點。新視野號於2006年1月發射，2015年7月飛過矮行星冥王星，2019年1月飛過柯伊伯帶天體Arrokoth。
深空到底有多黑？天文學家利用美國國家航空暨太空總署（NASA）”新視野”號太空船的能力和遙遠的位置，對宇宙產生的光總量進行了有史以來最精確、最直接的測量，也許終於回答了這個長期存在的問題。
“新視野號”在發射18 年多後，在對冥王星進行歷史性探索9 年後，距離地球超過54 億英里（73 億公里），位於太陽系中一個遠離太陽的區域，為任何現有望遠鏡提供了最黑暗的天空，並為測量遙遠宇宙的整體亮度提供了一個獨特的有利位置。
巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的天文學家馬克-波斯曼（Marc Postman）問道：「如果你在深空舉起你的手，宇宙會發出多少光？」他是詳細介紹這項研究的一篇新論文的主要作者，該論文於8 月28 日發表在《天文物理學雜誌》上。
“我們現在對黑暗空間的真實情況有了一個很好的了解。結果表明，我們從宇宙中接收到的絕大部分可見光都是在星系中產生的。重要的是，我們還發現，沒有證據表明有大量的光是由目前天文學家還不知道的光源產生的。
天文學家阿諾-彭齊亞斯和羅伯特-威爾遜發現，太空中瀰漫著強烈的微波輻射，而這種輻射據說是宇宙誕生時留下的。這一結果使他們獲得了諾貝爾獎。隨後，天文學家也發現了X 射線、伽馬射線和紅外線輻射背景的證據，這些輻射也充滿整個天空。
在美國太空總署的哈伯太空望遠鏡和詹姆斯-韋伯太空望遠鏡能夠直接看到微弱的背景星系之前，探測”普通”（或可見光）光的背景–更正式的名稱是宇宙光學背景，或COB- -提供了一種將宇宙生命週期中星系產生的所有光線加起來的方法。
在哈伯望遠鏡和詹姆斯-韋伯望遠鏡時代，天文學家透過測量COB 來探測可能來自這些已知星係以外的光源。但是，從地球或內太陽系的任何地方測量宇宙的總光輸出是非常困難的。
“新視野號”聯合研究員、亞利桑那州圖森市國家科學基金會NOIRLab天文學家托德-勞爾（Tod Lauer）是這篇新論文的合著者之一，他說：”人們一次又一次地試圖直接測量它，但在太陽系的我們這一部分，有太多的陽光和反射的行星際塵埃將光線散射成朦朧的霧，遮住了來自遙遠宇宙的微弱光線。嘗試都存在很大的不確定性”。
進入”新視野”號，它在行星之外跋涉了數十億英里，現在深入柯伊伯帶，向星際空間進發。去年夏末，”新視野”號在距離太陽比地球遠57 倍的地方，用它的遠程偵察成像儀（LORRI）掃描宇宙，收集了二十多個獨立的成像區域。 LORRI 本身被太空船主體有意遮擋住，即使最暗淡的陽光也無法直接照射到靈敏的相機上，而且目標區域的位置遠離銀河係明亮的盤面和核心以及附近明亮的恆星。
“新視野號”的觀測人員利用歐洲太空總署普朗克任務用遠紅外線拍攝的塵埃密度不同的星域的其他數據，將這些遠紅外線輻射的水平與普通可見光的水平進行了校準。這使他們能夠準確預測和糾正COB 圖像中存在的塵埃散射銀河光–在2021 年與新視野號一起進行的COB 觀測測試中，他們低估了塵埃散射光的數量，高估了來自宇宙本身的多餘光量，而這項技術是他們所不具備的。
但這次，在考慮了所有已知光源（如背景恆星和銀河系內稀薄塵埃雲散射的光線）之後，研究人員發現剩餘的可見光水平與過去126 億年中所有星系產生的光強度完全一致。
勞爾說：”最簡單的解釋是，COB 完全是由星系造成的。從星系外部看，我們會發現那裡一片黑暗，僅此而已。”
科羅拉多州博爾德西南研究所的新視野號首席研究員艾倫-斯特恩（Alan Stern）說：”這項新發表的工作是對基礎宇宙學的重要貢獻，也是只有像新視野號這樣遙遠的太空船才能完成的工作。 。
新視野號於2006年1月發射升空，2015年7月對冥王星及其衛星進行了歷史性的偵察，之後又於2019年1月讓人類首次近距離觀察了行星構件和柯伊伯帶天體阿羅科斯。新視野號目前正在執行第二次擴展任務，對遙遠的柯伊伯帶天體進行成像，描述太陽外日光層的特徵，並從太陽系最遠區域無與倫比的有利位置進行重要的天體物理觀測。
編譯自/ ScitechDaily