NASA"新视野"号对宇宙产生的光总量进行了有史以来最精确、最直接的测量
黑到底有多黑？这不是苏斯博士的谜语，而是天文学家多年来一直在探究的严肃问题。"新视野"号宇宙飞船给了他们一个大好机会，它现在已经远离行星，距离地球超过 54 亿英里。由于距离足够远，所以不会受到太阳系背景尘埃光芒的光污染。这意味着航天器能够测量看似漆黑的深空的黑暗。
美国国家航空航天局（NASA）的"新视野"号宇宙飞船在深空背景下的艺术印象。新视野号距离地球超过 54 亿英里（约合 73 亿公里），它正在穿越太阳系的一个区域，这个区域远离太阳，为任何现有望远镜提供了最黑暗的天空，也为测量遥远宇宙的整体亮度提供了一个独特的有利位置。背景是我们的银河系。图片来源：NASA、APL、SwRI、Serge Brunier（ESO）、Marc Postman（STScI）、Dan Durda
天文学家发现了宇宙中无数背景星系发出的残留光芒。好消息是，没有其他背景光源让天文学家感到困惑。新视野号完成了对可见光的全面清点。新视野号于2006年1月发射，2015年7月飞过矮行星冥王星，2019年1月飞过柯伊伯带天体Arrokoth。
深空到底有多黑？天文学家利用美国国家航空航天局（NASA）"新视野"号宇宙飞船的能力和遥远的位置，对宇宙产生的光总量进行了有史以来最精确、最直接的测量，也许终于回答了这个长期存在的问题。
"新视野号"在发射 18 年多后，在对冥王星进行历史性探索 9 年后，距离地球超过 54 亿英里（73 亿公里），位于太阳系中一个远离太阳的区域，为任何现有望远镜提供了最黑暗的天空，并为测量遥远宇宙的总体亮度提供了一个独特的有利位置。
巴尔的摩太空望远镜科学研究所的天文学家马克-波斯曼（Marc Postman）问道："如果你在深空举起你的手，宇宙会发出多少光？"他是详细介绍这项研究的一篇新论文的主要作者，该论文于 8 月 28 日发表在《天体物理学杂志》上。
"我们现在对黑暗空间的真实情况有了一个很好的了解。结果表明，我们从宇宙中接收到的绝大部分可见光都是在星系中产生的。重要的是，我们还发现，没有证据表明有大量的光是由目前天文学家还不知道的光源产生的。"
天文学家阿诺-彭齐亚斯和罗伯特-威尔逊发现，太空中弥漫着强烈的微波辐射，而这种辐射据说是宇宙诞生时留下的。这一结果使他们获得了诺贝尔奖。随后，天文学家还发现了 X 射线、伽马射线和红外线辐射背景的证据，这些辐射也充斥着整个天空。
在美国宇航局的哈勃太空望远镜和詹姆斯-韦伯太空望远镜能够直接看到微弱的背景星系之前，探测"普通"（或可见光）光的背景--更正式的名称是宇宙光学背景，或 COB--提供了一种将宇宙生命周期中星系产生的所有光线加起来的方法。
在哈勃望远镜和詹姆斯-韦伯望远镜时代，天文学家通过测量 COB 来探测可能来自这些已知星系以外的光源。但是，从地球或内太阳系的任何地方测量宇宙的总光输出是非常困难的。
"新视野号"联合研究员、亚利桑那州图森市国家科学基金会NOIRLab天文学家托德-劳尔（Tod Lauer）是这篇新论文的合著者之一，他说："人们一次又一次地试图直接测量它，但在太阳系的我们这一部分，有太多的阳光和反射的行星际尘埃将光线散射成朦胧的雾，遮住了来自遥远宇宙的微弱光线。所有测量来自内太阳系的 COB 强度的尝试都存在很大的不确定性"。
进入"新视野"号，它在行星之外跋涉了数十亿英里，现在深入柯伊伯带，向星际空间进发。去年夏末，"新视野"号在距离太阳比地球远 57 倍的地方，用它的远程侦察成像仪（LORRI）扫描宇宙，收集了二十多个独立的成像区域。LORRI 本身被航天器主体有意遮挡住，即使最暗淡的阳光也无法直接照射到灵敏的相机上，而且目标区域的位置远离银河系明亮的盘面和核心以及附近明亮的恒星。
"新视野号"的观测人员利用欧洲航天局普朗克任务用远红外线拍摄的尘埃密度不同的星域的其他数据，将这些远红外线辐射的水平与普通可见光的水平进行了校准。这使他们能够准确预测和纠正 COB 图像中存在的尘埃散射银河光--在2021 年与新视野号一起进行的COB 观测测试中，他们低估了尘埃散射光的数量，高估了来自宇宙本身的多余光量，而这项技术是他们所不具备的。
但这一次，在考虑了所有已知光源（如背景恒星和银河系内稀薄尘埃云散射的光线）之后，研究人员发现剩余的可见光水平与过去 126 亿年中所有星系产生的光强度完全一致。
劳尔说："最简单的解释是，COB 完全是由星系造成的。从星系外部看，我们会发现那里一片黑暗，仅此而已。"
科罗拉多州博尔德西南研究所的新视野号首席研究员艾伦-斯特恩（Alan Stern）说："这项新发表的工作是对基础宇宙学的重要贡献，也是只有像新视野号这样遥远的航天器才能完成的工作。这也表明，我们目前的扩展任务正在做出重要的科学贡献，远远超出了这项行星任务的初衷，即对冥王星和柯伊伯带天体进行首次近距离航天器探索。"
新视野号于2006年1月发射升空，2015年7月对冥王星及其卫星进行了历史性的侦察，之后又于2019年1月让人类首次近距离观察了行星构件和柯伊伯带天体阿罗科斯。新视野号目前正在执行第二次扩展任务，对遥远的柯伊伯带天体进行成像，描述太阳外日光层的特征，并从太阳系最远区域无与伦比的有利位置进行重要的天体物理观测。
编译自/ScitechDaily
