Images prises par la mission New Horizons de la NASA en route vers Pluton, et maintenant la ceinture de Kuiper, ont donné aux scientifiques un outil inattendu pour mesurer la luminosité de toutes les galaxies de l'univers, a déclaré un chercheur du Rochester Institute of Technology dans un article publié cette semaine dans Communication Nature .

Dans l'étude, "Mesure du fond optique cosmique à l'aide de l'imageur de reconnaissance à longue portée sur de nouveaux horizons, " L'auteur principal Michael Zemcov a utilisé les données d'archives de l'instrument à bord de New Horizons - l'imageur de reconnaissance à longue portée, ou LORRI—pour mesurer la lumière visible d'autres galaxies. La lumière qui brille au-delà de la Voie lactée est connue sous le nom de fond optique cosmique. Les découvertes de Zemcov donnent une limite supérieure à la quantité de lumière dans le fond optique cosmique.

« Déterminer la quantité de lumière provenant de toutes les galaxies au-delà de notre propre galaxie de la Voie lactée a été un défi obstiné en astrophysique d'observation, " dit Zemcov, professeur adjoint à l'École de physique et d'astronomie du RIT et membre du Centre des détecteurs et de la Future Photon Initiative du RIT.

La lumière du fond optique cosmique peut révéler le nombre et l'emplacement des étoiles, comment fonctionnent les galaxies et donnent un aperçu de la nature particulière des processus physiques exotiques, comme la lumière qui peut être produite lorsque la matière noire se désintègre. La matière noire est la substance invisible dont on pense qu'elle comprend 85 % de la matière de l'univers.

"Ce résultat montre une partie de la promesse de faire de l'astronomie à partir du système solaire externe, " Zemcov a déclaré. "Ce que nous voyons, c'est que le fond optique est complètement cohérent avec la lumière des galaxies et nous ne voyons pas le besoin de beaucoup de luminosité supplémentaire; alors que les mesures précédentes près de la Terre ont besoin de beaucoup de luminosité supplémentaire. L'étude est la preuve que ce type de mesure est possible à partir du système solaire externe, et que LORRI est capable de le faire."

Les vaisseaux spatiaux du système solaire externe offrent aux scientifiques des sièges virtuels aux premières loges pour observer le fond optique cosmique. La faible lumière des galaxies lointaines est difficile à voir depuis le système solaire interne car elle est polluée par la luminosité de la lumière du soleil réfléchie par la poussière interplanétaire dans le système solaire interne.

La poussière cosmique est constituée de morceaux de roche de suie et de petits débris qui se sont déplacés, heures supplémentaires, du système solaire externe vers le soleil. Les scientifiques qui lancent des expériences sur des fusées-sondes et des satellites doivent tenir compte de la poussière qui rend l'atmosphère terrestre plusieurs fois plus lumineuse que le fond optique cosmique.

La mission New Horizons de la NASA a été financée jusqu'en 2021, et Zemcov espère avoir la chance d'utiliser l'imageur de reconnaissance à longue portée pour remesurer la luminosité du fond optique cosmique.

"La NASA envoie des missions dans le système solaire externe une fois par décennie, " Zemcov a déclaré. "Ce qu'ils envoient va généralement aux planètes et les instruments à bord sont conçus pour les regarder, ne pas faire d'astrophysique. Des mesures pourraient être conçues pour optimiser cette technique pendant que LORRI fonctionne encore."

La méthode de Zemcov remonte aux premières missions longue distance Pioneer 10 et 11 de la NASA en 1972 et 1974. Les détecteurs de lumière sur les instruments mesuraient la luminosité des objets en dehors de la Voie lactée et ont fait la première référence directe du fond optique cosmique.

"Avec un sondage soigneusement conçu, nous devrions être en mesure de produire une mesure définitive de la lumière diffuse dans l'univers local et une contrainte serrée sur la lumière des galaxies dans les bandes d'ondes optiques, " a déclaré Zemcov.

Les données archivées de l'imageur de reconnaissance à longue portée de New Horizon montrent "la puissance de LORRI pour des mesures précises de premier plan bas du fond optique cosmique, " Zemcov a écrit dans le journal.

Chi Nguyen, un doctorat étudiant au programme de sciences et technologies astrophysiques du RIT, jeux de données extraits du lancement de New Horizons en 2006, Phase de survol et de croisière de Jupiter. Elle a isolé quatre points différents dans le ciel entre Jupiter et Uranus, capturé en 2007, 2008 et 2010, qui répondait à leurs critères :regarder loin du système solaire et regarder la galaxie.

Coquelicot Immel, un baccalauréat spécialisé en mathématiques et en informatique, généré les coupes de données et déterminé l'étalonnage photométrique de l'instrument. Les autres co-auteurs incluent Asantha Cooray de l'Université de Californie à Irvine; Carey Lisee de l'Université Johns Hopkins; et Andrew Poppe de l'UC Berkeley. Zemcov est affilié au Jet Propulsion Laboratory.