Mennyire sötét a világegyetem?

Világegyetemünk létezése hajnalán még csupa fény volt, azonban az ősrobbanás óta eltelt közel 14 milliárd év alatt rendkívül sötétté vált. Ennek az oka, hogy az univerzum tágul és hűl is, így a fényei egyre halványabbak.

Habár az égboltot billiónyi galaxis népesíti be, ezeket csak a legnagyobb teleszkópokkal láthatjuk meg, viszont a csillagaik fénye hozzáadódik az égbolt háttérfényességéhez. Ez a fényesség egy mérhető dolog, azonban a Naprendszer belső régióiban számos tényező – bolygóközi por, égitestek – befolyásolja a mérést, így az nagyon távol jár a pontostól.

Igencsak jó lehetőséget nyújt viszont a New Horizons űrszonda, amely nekünk „háttal”, a Naprendszerből kifelé nézve halad a Kuiper-övben, jelenleg mintegy 59-szer távolabb (a mérések idején 57-szer) jár a Naptól, mint Földünk. Ezzel pedig minden eddiginél nagyobb sötétséget élvezhet, ahol szemernyit sem zavar például az állatövi fény (a bolygóközi porszemcsékről visszaverődő napfény).

Az Astrophysical Journal folyóiratban napvilágot látott kutatási eredményben arról számoltak be a szakemberek, hogy mit is sikerült mérniük az űrszonda segítségével, mennyire sötét hely az univerzum. A kutatást a szonda irányító csapata ismertette. Korábban végeztek már egy hasonló mérést teszt céllal, ám akkor még a mostaninál kb. ötödével közelebb is volt a szonda a Naprendszer középső régiójához.

„Elég jó elképzelésünk van már arról, hogy mennyire is van sötét az űrben. Az eredményeink megmutatták, hogy az észlelhető fény elsöprő többsége a galaxisokból érkezik. Ráadásul nem találtunk olyan jelentősebb fényt sem, amely a csillagászok által nem ismert forrásokból érkezhetne” – magyarázta a kutatást vezető Marc Postman.

Az 1960-as években felfedeztük a mikrohullámú háttérsugárzást, ami a világegyetemünk hajnalából érkezik hozzánk. Ennek a látható tartományú „megfelelője” az úgynevezett kozmikus optikai háttér, ami gyakorlatilag mindazt a fénylést jelenti, ami nem közvetlenül a látható, ismert galaxisokból ered. A kozmikus optikai háttér (angol rövidítésben COB) minden olyan fénylés összessége, ami a világegyetem hajnala óta keletkezett.

Könnyen érthető, hogy a Földről vagy a Naprendszer belsőbb régióiból ezt nem tudjuk helyesen megmérni, mivel a minket körbevevő tér csillagászati értelemben eléggé zsúfolt olyan objektumokkal, amelyek szórják-tükrözik a fényt, így akaratlanul is túl fényessé teszik a hátteret. Ez olyasmi, mint a városok fényszennye, amelynek „köszönhetően” nem láthatjuk a csillagos eget.

A New Horizons a LORRI nevű kamerájával vizsgálta meg az égbolt fényességét, 24 különböző égrészen végzett mérésekkel. Ez a kamera eleve úgy készült, hogy az űrszonda kitakarja azt a fényt, ami a Nap felől érkezne, így különösen alkalmas volt e mérésekre.

Azonban nemcsak a Naprendszerünk poros hely, hanem a Tejútrendszer is sok olyan port tartalmaz, amin szóródva erősebbnek látszódhat a háttérfénylés. Eddig nem tudtuk ezt precízen megmérni sajnos.

A 2021-es teszthez képest most új technológia is a rendelkezésre állt: az ESA Planck nevű infravörös űrteleszkópja kimondottan a porszemcsék mennyiségét képes mérni, ezekkel az adatokkal a szakemberek sokkal pontosabbá is tehették a LORRI mérési eredményeit. A 2021-es tesztek során e korrekciók alapján még jelentősen túlbecsülték a kutatók azt a fénylést, amit a kozmikus háttér mutat. Most, megismerve a Tejút porosságát, és ennek a hatásait is beleszámolva a megfigyelt fénylésbe, már egészen más eredmény született.

Az új mérésekkel és a korrekciós számításokkal arra jutott a kutatócsoport, hogy a kozmikus optikai háttér fénylése az elmúlt 12,6 milliárd év galaxisaiból érkező fény összességével azonos. „A legegyszerűbben fogalmazva a COB teljességgel a galaxisoknak köszönhető. Ha a galaxisokon kívülre nézünk, csak sötétséget találunk, semmi mást” – tette hozzá Tod Lauer, a kutatás résztvevője.

„A frissen közzé tett, a kozmológia számára alapvető fontosságú eredményre csak úgy tehettünk szert, hogy van egy olyan igen távol járó űrszondánk, mint a New Horizons” – mondta Alan Stern, az űrszonda irányító csapatának vezetője. Az eredmény az is igazolja, hogy a szonda meghosszabbított küldetési idejében az űreszköz az eredetileg tervezett bolygókutatástól gyökeresen eltérő témákban is képes alapvető tudományos eredményeket elérni.

A szonda küldetése második meghosszabbításában üzemel jelenleg, és ennek során a Kuiper-öv égitestjeit vizsgálja, valamint a helioszféra külső régióiban végez méréseket.