Bilder tagna av NASA:s New Horizons-uppdrag på väg till Pluto, och nu Kuiperbältet, har gett forskare ett oväntat verktyg för att mäta ljusstyrkan hos alla galaxer i universum, sa en forskare från Rochester Institute of Technology i en tidning som publicerades denna vecka i Naturkommunikation .

I studien, "Mätning av den kosmiska optiska bakgrunden med hjälp av Long Range Reconnaissance Imager på New Horizons, " huvudförfattaren Michael Zemcov använde arkivdata från instrumentet ombord på New Horizons - Long Range Reconnaissance Imager, eller LORRI – för att mäta synligt ljus från andra galaxer. Ljuset som lyser bortom Vintergatan är känt som den kosmiska optiska bakgrunden. Zemcovs fynd ger en övre gräns för mängden ljus i den kosmiska optiska bakgrunden.

"Att bestämma hur mycket ljus som kommer från alla galaxer bortom vår egen Vintergatans galax har varit en envis utmaning inom observationsastrofysik, sade Zemcov, biträdande professor vid RIT:s School of Physics and Astronomy och medlem av RIT:s Center for Detectors and Future Photon Initiative.

Ljus från den kosmiska optiska bakgrunden kan avslöja antalet och placeringen av stjärnor, hur galaxer fungerar och ger insikter i exotiska fysiska processers säregna natur, såsom ljus som kan alstras när mörk materia sönderfaller. Mörk materia är det osynliga ämnet som tros utgöra 85 procent av materia i universum.

"Detta resultat visar en del av löftet att göra astronomi från det yttre solsystemet, " Sa Zemcov. "Vad vi ser är att den optiska bakgrunden är helt överensstämmande med ljuset från galaxer och vi ser inte ett behov av mycket extra ljusstyrka; medan tidigare mätningar från nära jorden behöver mycket extra ljusstyrka. Studien är ett bevis på att denna typ av mätning är möjlig från det yttre solsystemet, och att LORRI är kapabel att göra det."

Rymdfarkoster i det yttre solsystemet ger forskare virtuella säten på första raden för att observera den kosmiska optiska bakgrunden. Det svaga ljuset från avlägsna galaxer är svårt att se från det inre solsystemet eftersom det är förorenat av ljusstyrkan av solljus som reflekteras från interplanetärt damm i det inre solsystemet.

Kosmiskt damm är sotiga bitar av sten och små skräp som rörde sig, över tid, från det yttre solsystemet mot solen. Forskare som lanserar experiment på sondraketer och satelliter måste stå för det stoft som gör jordens atmosfär många gånger ljusare än den kosmiska optiska bakgrunden.

NASA:s New Horizons-uppdrag har finansierats till och med 2021, och Zemcov är hoppfull om chansen att använda Long Range Reconnaissance Imager för att mäta om ljusstyrkan hos den kosmiska optiska bakgrunden.

"NASA skickar uppdrag till det yttre solsystemet en gång per decennium eller så, "Sa Zemcov. "Vad de skickar går vanligtvis till planeter och instrumenten ombord är designade för att titta på dem, att inte göra astrofysik. Mätningar kan utformas för att optimera denna teknik medan LORRI fortfarande fungerar."

Zemcovs metod går tillbaka till NASA:s första långdistansuppdrag Pioneer 10 och 11 1972 och 1974. Ljusdetektorer på instrumenten mätte ljusstyrkan hos objekt utanför Vintergatan och gjorde det första direkta riktmärket för den kosmiska optiska bakgrunden.

"Med en noggrant utformad undersökning, vi borde kunna producera en definitiv mätning av det diffusa ljuset i lokaluniversum och en snäv begränsning av ljuset från galaxer i de optiska vågbanden, " sa Zemcov.

Arkiverad data från New Horizons Long Range Reconnaissance Imager visar "kraften hos LORRI för exakta lågförgrundsmätningar av den kosmiska optiska bakgrunden, " skrev Zemcov i tidningen.

Chi Nguyen, en Ph.D. student på RIT:s astrofysiska vetenskaps- och teknikprogram, minerade datamängder från New Horizons lansering 2006, Jupiter förbiflygning och kryssningsfas. Hon isolerade fyra olika fläckar på himlen mellan Jupiter och Uranus, fångade 2007, 2008 och 2010, som uppfyllde deras kriterier:titta bort från solsystemet och titta ut över galaxen.

Poppy Immel, en grundutbildning i matematik och datavetenskap, genererade dataklippen och bestämde den fotometriska kalibreringen av instrumentet. Andra medförfattare inkluderar Asantha Cooray från University of California Irvine; Carey Lisee från Johns Hopkins University; och Andrew Poppe från UC Berkeley. Zemcov är anslutet till Jet Propulsion Laboratory.