Escondido en la oscuridad entre las estrellas está toda la luz que el universo ha creado desde el Big Bang.
Ahora, los científicos piensan que saben aproximadamente cuánta luz es esa. Desde su nacimiento, un par de millones de años después del Big Bang, las estrellas han producido alrededor de 4 x 10 ^ 84 fotones, o partículas de luz, según las nuevas mediciones informadas hoy (29 de noviembre) en la revista Science.
La mayor parte de la luz en el universo proviene de las estrellas, dijo Marco Ajello, coautor del estudio y astrofísico de la Universidad de Clemson.
Esto es lo que sucede: las estrellas como nuestro sol son alimentadas por reacciones nucleares en el núcleo, donde los protones de hidrógeno se fusionan para crear helio. Este proceso también libera energía en forma de fotones de rayos gamma. Estos fotones tienen cien millones de veces más energía que los fotones ordinarios que vemos como luz visible.
Debido a que el núcleo del sol es muy denso, esos fotones no pueden escapar y, en cambio, siguen tropezando con átomos y electrones, y eventualmente pierden energía. Cientos de miles de años después, dejan el sol, con aproximadamente un millón de veces menos energía que la luz visible, dijo Ajello.
La luz que podemos ver proviene de fotones creados por estrellas en nuestra propia galaxia, incluido el sol. Medir toda esa otra luz en otras partes del universo, oculto en el cielo oscuro entre las estrellas que podemos ver, es "difícil, porque es muy, muy tenue", dijo Ajello a Live Science. De hecho, tratar de ver toda la luz en el universo sería como mirar una bombilla de 60 vatios desde 2.5 millas (4 kilómetros) de distancia, agregó.
Entonces, Ajello y su equipo utilizaron un método indirecto para medir esta luz, basándose en datos del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA, que ha estado orbitando la Tierra desde 2008. Los investigadores observaron los rayos gamma emitidos por 739 blazars (increíblemente brillantes galaxias con agujeros negros que disparan rayos gamma en nuestra dirección) y una explosión de rayos gamma (una explosión de energía extremadamente alta) para estimar cuánta luz de estrella existió durante varias épocas del universo, cuanto más lejos esté la fuente de los rayos gamma , hace más tiempo el tiempo.
A medida que pasan a través del universo, los fotones en estos rayos gamma interactúan con la "luz de fondo extragaláctica", una niebla de fotones ultravioleta, óptico e infrarrojo producidos por las estrellas. Este proceso transforma los fotones en electrones y sus compañeros de antimateria, positrones. Al detectar estos pequeños cambios, Ajello y su equipo pudieron estimar cuánta luz de estrellas o "niebla" había en varios momentos.
Los científicos descubrieron que las estrellas se formaron a la tasa más alta hace unos 10 mil millones de años y que después de eso, la formación de estrellas disminuyó enormemente. La cantidad total de luz estelar producida "no es muy importante", dijo Ajello.
De hecho, el número 4 x 10 ^ 84 que los investigadores calcularon para el número total de fotones producidos podría ser aproximadamente 10 veces más bajo. Eso se debe a que no incluye fotones en el espectro infrarrojo, que tienen una energía menor que la luz visible, dijo Ajello.
El resultado más emocionante es que los investigadores pudieron calcular cuántos y qué tipos de fotones existieron durante varias épocas del universo, comenzando desde el principio (casi). Ajello y su equipo construyeron una historia a la luz de las estrellas que abarca más del 90 por ciento del tiempo cósmico. Para construir el otro 10 por ciento, el comienzo de la luz de las estrellas, "tendríamos que esperar unos 10 años más de observación", dijo Ajello.
Una instantánea de la luz de las estrellas creada durante la infancia del universo podría provenir del enorme telescopio espacial James Webb, que se estima que tendrá un lanzamiento en 2021, dijo Ajello.
Este es "otro hito del equipo de Fermi", escribió Elisa Prandini, becaria postdoctoral en el departamento de física y astronomía de la Universidad de Padua en Italia, en un artículo en perspectiva en el mismo número de Science. Prandini, que no participó en la investigación actual, también finalizó su perspectiva con una mención del telescopio espacial James Webb y las mediciones más "directas" que podría producir.
