L'universo contiene un numero sbalorditivo di stelle, ma le migliori stime degli scienziati potrebbero essere sottostimate. Un razzo sonda finanziato dalla NASA viene lanciato con uno strumento migliorato per cercare prove di stelle extra che potrebbero essere state perse nel conteggio delle teste stellari.

L'esperimento di sfondo a infrarossi cosmici-2, o CIBER-2, missione è l'ultimo di una serie di lanci di razzi sonda iniziata nel 2009. Guidati da Michael Zemcov, assistente professore di fisica e astronomia al Rochester Institute of Technology di New York, La finestra di lancio di CIBER-2 si apre presso il White Sands Missile Range nel New Mexico il 6 giugno, 2021.

Se hai avuto il piacere di vedere un cielo aperto in una limpida, notte oscura, probabilmente sei stato colpito dal numero di stelle. Forse hai anche provato a contarli. (Altrimenti, un suggerimento:ci sono da qualche parte circa cinquemila visibili ad occhio nudo dalla Terra.) Ma la vera meraviglia è che il nostro cielo notturno maculato rappresenta solo il più piccolo esempio di ciò che è veramente là fuori.

Per ottenere una stima approssimativa del numero totale di stelle nell'universo, gli scienziati hanno calcolato il numero medio di stelle in una galassia:alcune stime lo stimano a circa 100 milioni, anche se potrebbe essere 10 o più volte superiore e moltiplicato per il numero di galassie, preso per essere circa 2 trilioni (anche molto provvisorio). Questo ti dà cento quintilioni di stelle (o 1 seguito da 21 zeri). Sono più di 10 stelle per ogni granello di sabbia sulla Terra (stimato a circa sette quintilioni e mezzo).

Ma anche quel numero astronomicamente alto potrebbe essere sottostimato. Quel calcolo assume tutto, o almeno la maggior parte, le stelle sono dentro le galassie. Sulla base di recenti scoperte, potrebbe non essere del tutto vero, ed è ciò che la missione CIBER-2 sta cercando di capire.

Lo strumento CIBER-2, come il precedente strumento CIBER su cui si basa, verrà lanciato a bordo di un razzo sonda, un piccolo razzo suborbitale che trasporta strumenti scientifici in brevi viaggi nello spazio prima di tornare sulla Terra per il recupero. Una volta al di sopra dell'atmosfera terrestre, CIBER-2 rileverà una porzione di cielo di circa 4 gradi quadrati, per riferimento, la Luna piena occupa circa mezzo grado, che include dozzine di ammassi di galassie. non conterà le stelle, ma rileverà il diffuso, bagliore che riempie il cosmo noto come luce di fondo extragalattica.

"Questo bagliore di fondo è la luce totale prodotta nel corso della storia cosmica", ha detto Jamie Bock, professore di fisica al Caltech di Pasadena, California, e capo ricercatore per i primi quattro voli di CIBER. Quella luce di fondo copre una gamma di lunghezze d'onda, ma CIBER-2 si concentrerà su una piccola porzione chiamata sfondo cosmico infrarosso, o CIB. Si pensa che gran parte del CIB provenga da nani M e K, i tipi di stelle più comuni nell'universo, anche se non è l'unico contributore. "Il nostro metodo misura la luce totale, anche da fonti che non abbiamo ancora identificato, " ha detto Bock.

Quando non puoi contare le singole stelle in una galassia, la luminosità del CIB dovrebbe darti una buona stima di quante nane M e K ci sono. E se tutte quelle stelle sono all'interno della galassia, quella luce dovrebbe essere più brillante verso il suo centro. Nel 2007, gli scienziati hanno utilizzato il telescopio spaziale Spitzer della NASA per osservare gli ammassi di galassie ed effettuare questo tipo di misurazione.

Ma Spitzer ha osservato più luce di quanto ci si aspettasse dalle popolazioni di galassie conosciute:le fluttuazioni di luminosità del CIB hanno suggerito che mancasse qualcosa.

Bock e Zemcov, all'epoca ricercatore post-dottorato ma ora investigatore principale di CIBER-2, hanno volato nella prima missione CIBER per verificare quei risultati con un telescopio meglio ottimizzato per il compito.

"Così abbiamo fatto quella misurazione, e siamo arrivati ​​a una risposta che era scomoda, " ha detto Zemcov. "C'erano molte più fluttuazioni di quanto ci aspettassimo:una spiegazione è che c'è più luce proveniente dall'esterno delle galassie di quanto pensassimo".

La luce in più, loro credono, potrebbe provenire dal luccichio di stelle nane vaganti. Queste stelle potrebbero essere state espulse dalla loro galassia natale quando si è fusa con un'altra, un processo noto come strippaggio delle maree. È noto che stelle così lontane circondano la Via Lattea, sebbene i conteggi attuali suggeriscano che non ce ne sono abbastanza per produrre il segnale misurato da CIBER.

"Sempre più ricerche suggeriscono che ci sia un numero significativo di stelle di questo tipo al di fuori delle galassie, " ha detto Zemcov.

Ma sono emerse ipotesi alternative per questo eccesso di luce. "Sappiamo che parte di quella luce proviene dalle galassie, e alcune le prime stelle a brillare, anche se ormai se ne sono andati da tempo, " disse Bock. Un po' di luce della nostra galassia potrebbe persino inquinare le misurazioni, anche se il team CIBER ha fatto del suo meglio per filtrarlo. Ci sono anche possibilità più esotiche, come i buchi neri a collasso diretto dell'universo primordiale - enormi nubi di gas che sono collassate in buchi neri senza diventare prima stelle - la cui luce ultravioletta si sarebbe estesa attraverso lo spazio in espansione fino alle lunghezze d'onda infrarosse più lunghe che vediamo oggi. CIBER-2 è stato progettato per aiutare a risolvere la questione distinguendo queste possibilità.

La luce delle nane extragalattiche M e K dovrebbe riversarsi nel raggio visibile, quindi CIBER-2 è stato progettato per osservare una gamma estesa di lunghezze d'onda, dal vicino infrarosso alla luce visibile verde, per vedere se è presente. CIBER-2 può anche distinguere la luce dalle prime galassie e stelle o dai primi buchi neri a collasso diretto:entrambi dovrebbero avere una porzione caratteristica della loro luce totale mancante, la parte assorbita dalla fitta nebbia di idrogeno intergalattico nell'universo primordiale.

Per adesso, tutte le possibilità restano sul tavolo. Ma se il nostro numero di stelle dovesse davvero aumentare, I risultati di CIBER-2 potrebbero presto dircelo.

"Ci sono indizi che non stiamo sicuramente catturando tutte le cose nell'universo. E più persone guardano, più vedono, " disse Zemcov.