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RIT科学家用NASA的“新视野”航天器测量宇宙的亮度

罗切斯特理工大学的研究人员在本周的自然通信刊物中发表的一篇文章中表示,通过美国航空航天局新视野(New Horizons)任务在冥王星路途上所拍摄的图像,现在的柯伊伯带已经为科学家们提供了一个意想不到的工具来测量宇宙中所有星系的亮度。

在研究中,“使用长距离侦察成像仪对新视野进行的宇宙光学背景的测量”,主要作者Michael Zemcov使用新视野中的仪器——长距离侦察成像仪,或者称它为LORRI——来测量其他星系的可见光。闪耀在银河之外的光被称为宇宙光学背景。 Zemcov的发现为宇宙光学背景中的光量提供了上限。

“确定来自我们自己的银河系以外的所有星系的光线有多少,这在观测天体物理学中一直是一个顽固的挑战。”RIT的物理和天文学院的副教授,RIT的探测器和未来光子计划中心的成员Zemcov说道。

来自宇宙光学背景的光可以显示星星的数量和位置,星系如何工作,并且了解异物物理过程的特殊性质,例如在暗物质衰变时可能产生的光。暗物质是被认为在宇宙物质中所占85%的隐形物质。

“这个结果显示了从太阳系外部研究天文学的一些希望,”Zemcov说道。“我们看到的是,光学背景与星系的光线完全一致,而且不需要很多额外的亮度;而从前来自地球附近的测量需要大量额外的亮度。这项研究证明,这种测量是可以从外部太阳系进行的,而且LORRI也有能力做到这一点。”

外太阳系中的航天器给科学家提供了虚拟的前排座椅,用于观察宇宙光学背景。来自遥远的星系的微弱光线从内太阳系很难看到,因为它被内太阳系中的星际尘埃所反射的阳光的亮度所污染。

宇宙尘埃是乌黑的岩石和小的碎片,随着时间的推移,从外太阳系向太阳移动。科学家发射火箭和卫星的实验必须考虑到使地球大气比宇宙光学背景亮度多很多倍的尘埃。

NASA的新视野任务已经被资助直到2021年,Zemcov希望有机会使用长距离侦察成像仪重新测量宇宙光学背景的亮度。

“美国航空航天局在每十年左右向外太阳系发射一次任务。”Zemcov说道,“他们发送的通常是通往行星和在上面用来查看它们的仪器,而不是做天体物理学。可以设计测量来优化这种技术,而LORRI可以扔在运行。”

Zemcov的方法在1972年和1974年在NASA的第一个长途旅行先锋10号和11号上被重新采用。仪器上的光探测器测量了银河系之外的物体的亮度,并且是宇宙光学背景的第一个直接基准。

Zemcov说:“通过精心设计的调查,我们应该能够对当地宇宙中的漫射光进行确定的测量,并对光波段的星系产生严格的约束。”

新视野长距离侦察成像仪的存档数据显示了“LORRI对宇宙光学背景的精准低前景测量的力量。”Zemcov在文中写道。

Chi Nguyen,RIT天体物理科学和技术专业的博士研究生,曾经从2006年的新视野任务、木星飞行和巡航阶段中挖掘数据集。在2007年、2008年和2010年间,她在木星和天王星之间的天空上分离出四个不同的观测点,它们都符合他们的标准:远离太阳系,望出星系。

Poppy Immel,数学和计算机科学专业本科生,生成数据切割并确定仪器的光度校准。其他合作作者包括加州大学Irvine分校的Asantha Cooray;约翰?霍普金斯大学的Carey Lisee和加州大学伯克利分校的Andrew Poppe。Zemcov隶属于喷气推进实验室。

新的地平线飞船由冥王星飞行,并前往外太阳系的柯伊伯带。 RIT科学家Michael Zemcov表示,上图中的新视野上的空间相机可用于重新测量宇宙光学背景的亮度。