Rymdfarkosten New Horizons har rusat bort från jorden sedan den lanserades 2006. Forskare som använder Alice UV-spektrograf ombord på New Horizons har tålmodigt men sporadiskt samlat in data under dessa 15 år, men också väntat på att komma tillräckligt långt bort från Solen för att göra en specifik mätning: ljusstyrkan på Lyman-alfa-bakgrunden i Vintergatan. Fram till nu hade detta aldrig mätts exakt.
'Ju längre vi flyttade bort från solen, desto mindre förblindades vi av solkomponenten i Lyman-alfa-bakgrunden', säger New Horizons teammedlem Dr. Randy Gladstone, författare till en ny artikel publicerad i Astronomical Journal. 'Det här har varit något som astronomer har gissat på i årtionden. Nu har vi ett mycket mer exakt antal.”
Gladstone och hans team använde Alice för att göra observationer av Lyman-alfa-bakgrunden (Ly?) flera gånger under uppdraget: Tre gånger under kryssningen till Pluto, en annan observation bara en månad före uppdragets förbiflygning av Pluto, samt en dag efter, och fem gånger sedan dess, ut till drygt 47 au från solen.
Vad Alice fann är att den galaktiska komponenten i Lyman-alfa-bakgrunden är ungefär 20 gånger mindre ljus än Lyman-alpha-bakgrunden är nära jorden.
Instrument på New Horizons. Alice UV-bildspektrograf har använts för att studera atmosfärens sammansättning och söka efter atmosfär runt Charon, samt mäta Lyman-alfa ultravioletta bakgrunden i vår galax.. Kredit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute.
Lyman-alfa ultraviolett bakgrund upptäcktes först på 1960-talet, och fram till nu har forskare bara kunnat göra uppskattningar av hur genomgripande den är – och dessa uppskattningar har varierat kraftigt under de senaste 60 åren.
Lyman-alfa ultravioletta bakgrundsglöd genomsyrar rymden och kan användas för att karakterisera den svaga vind av väteatomer som blåser genom vårt solsystem. Att studera denna ljusvåglängd – som är ungefär fyra gånger kortare än vad mänskliga ögon kan se – tillåter astronomer att bokstavligen se i mörkret. Observationskosmologer har kunnat kartlägga fördelningen av materia i universum, och ett instrument som liknar Alice på Lunar Reconnaissance Orbiter kallat LAMP (Lyman Alpha Mapping Project) användes för att avbilda permanent mörka kratrar nära nord- och sydpolen på Måne.
En karta som visar de permanent skuggade områdena (blå) som täcker cirka 3 procent av månens sydpol. Kredit: NASA Goddard/LRO missJon.
I rymden kommer den galaktiska Lyman-alfa-bakgrunden från heta områden runt massiva stjärnor som joniserar all materia nära dem, som främst är väte. Väteatomer mellan stjärnorna sprider dessa fotoner till ett ungefär jämnt sken i hela rymden. Men i större delen av vårt solsystem domineras bakgrunden av Lyman-alfa-fotoner som sänds ut av solen.
'Lyman-alfa-bakgrunden har studerats mycket nära jordens omloppsbana och är tillräckligt ljus för att om vi kunde se den skulle natthimlen aldrig bli mörkare än skymningen.' Gladstone förklarade i ett pressmeddelande. 'Det är så ljust från solens Lyman-alfa att vi inte var säkra på hur mycket Vintergatans galax bidrog till dess totala ljusstyrka. Det är som att stå nära en gatlykta en dimmig natt. Dimman sprider lampans ljus, vilket gör det svårt att se något annat.'
Ute i Kuiperbältet där New Horizons färdas är den spridda solljuskomponenten i Lyman-alfa-signalen mycket mindre ljus och de svagare komponenterna från de närliggande regionerna av Vintergatan blir lättare att urskilja. Teamet sa i sin tidning att en mer exakt mätning kommer att hjälpa astronomer att bättre förstå de närliggande regionerna i Vintergatans galax.
'Vilken stor resurs New Horizons är', sa New Horizons huvudutredare Alan Stern, 'inte bara för att utforska Kuiperbältet, utan också för att förstå mer om vår galax och till och med universum bortom vår galax genom denna och andra observationer av vårt vetenskapliga instrument nyttolast.”
Bildtext för lead:Denna falska färgkarta visar flera skanningar av Lyman-alfa-bakgrunden över himlen, erhållen av Alice ultravioletta spektrograf på New Horizons rymdfarkost när den var 45 AU från solen. Uppgifterna stämmer väl överens med en underliggande modell av solkomponenten i Lyman-alfa-bakgrunden till vilken en konstant ljusstyrka från Vintergatan har lagts till. Bakgrunden är ljusare åt båda hållen nära vår sol, som här markeras med en orange prick. Kredit: SwRI