Universum innehåller ett häpnadsväckande antal stjärnor - men forskarnas bästa uppskattningar kan vara en underräkning. En NASA-finansierad sondraket skjuts upp med ett förbättrat instrument för att leta efter bevis på extra stjärnor som kan ha missats i stjärnornas huvudräkning.

Det kosmiska infraröda bakgrundsexperiment-2, eller CIBER-2, mission är det senaste i en serie klingande raketuppskjutningar som började 2009. Leds av Michael Zemcov, biträdande professor i fysik och astronomi vid Rochester Institute of Technology i New York, CIBER-2:s uppskjutningsfönster öppnar vid White Sands Missile Range i New Mexico den 6 juni, 2021.

Om du har haft nöjet att se en öppen himmel på en klar, mörk natt, du har förmodligen slagits av det stora antalet stjärnor. Kanske har du till och med försökt räkna upp dem. (Om inte, ett tips:Det finns någonstans runt fem tusen synliga för blotta ögat från jorden.) Men det verkliga underverket är att vår spräckliga natthimmel bara representerar det minsta provet av vad som verkligen finns där ute.

För att få en grov uppskattning av det totala antalet stjärnor i universum, forskare har beräknat det genomsnittliga antalet stjärnor i en galax - vissa uppskattningar säger att det är cirka 100 miljoner, även om det kan vara 10 eller fler gånger högre – och multiplicerat det med antalet galaxer, antas vara cirka 2 biljoner (också mycket trevande). Det ger dig hundra kvintiljoner stjärnor (eller 1 med 21 nollor efter). Det är mer än 10 stjärnor för varje sandkorn på jorden (uppskattat till cirka sju och en halv kvintiljon).

Men även den astronomiskt höga siffran kan vara en underskattning. Den beräkningen förutsätter att alla, eller åtminstone de flesta, stjärnor finns i galaxer. Baserat på de senaste rönen, det kanske inte är riktigt sant – och det är vad CIBER-2-uppdraget försöker ta reda på.

CIBER-2-instrumentet, som det tidigare CIBER-instrumentet det är baserat på, kommer att starta ombord på en sondraket – en liten suborbital raket som bär vetenskapliga instrument på korta resor ut i rymden innan den faller tillbaka till jorden för återhämtning. Väl ovanför jordens atmosfär, CIBER-2 kommer att undersöka en himmelsfläck på cirka 4 kvadratgrader – för referens, fullmånen tar upp ungefär en halv grad – det inkluderar dussintals galaxhopar. Det kommer inte att räkna stjärnor, men det kommer att upptäcka det diffusa, kosmosfyllande glöd känd som det extragalaktiska bakgrundsljuset.

"Denna bakgrundsglöd är det totala ljuset som produceras under kosmisk historia" sa Jamie Bock, professor i fysik vid Caltech i Pasadena, Kalifornien, och ledande forskare för CIBERs första fyra flygningar. Det bakgrundsljuset spänner över ett antal våglängder, men CIBER-2 kommer att fokusera på en liten del som kallas den kosmiska infraröda bakgrunden, eller CIB. Mycket av CIB tros komma från M- och K-dvärgar, de vanligaste stjärntyperna i universum, även om det inte är den enda bidragsgivaren. "Vår metod mäter det totala ljuset, inklusive från källor vi inte har identifierat ännu, sa Bock.

När du inte kan räkna upp enskilda stjärnor i en galax, CIB:s ljusstyrka bör ge dig en bra uppskattning av hur många M- och K-dvärgar det finns. Och om alla dessa stjärnor är inne i galaxen, det ljuset ska vara starkast mot dess centrum. Under 2007, forskare använde NASA:s Spitzer Space Telescope för att titta på galaxhopar och göra denna typ av mätning.

Men Spitzer observerade mer ljus än vad som förväntades från kända galaxpopulationer - fluktuationerna i ljusstyrkan hos CIB antydde att de saknade något.

Bock och Zemcov – på den tiden postdoktorala forskare men nu huvudforskare för CIBER-2 – flög det första CIBER-uppdraget för att kontrollera dessa resultat med ett teleskop som var bättre optimerat för uppgiften.

"Så vi gjorde den mätningen, och vi kom fram till ett svar som var obekvämt, " sa Zemcov. "Det var mycket fler fluktuationer än vi förväntade oss - en förklaring är att det kommer mer ljus från utsidan av galaxer än vi hade trott."

Det extra ljuset, de tror, kan vara från glimten av herrelösa dvärgstjärnor. Dessa stjärnor kunde ha kastats ut ur sin hemgalax när den slogs samman med en annan, en process som kallas tidvattenstrippning. Sådana långt liggande stjärnor är kända för att omge Vintergatan, även om strömräkningar tyder på att det inte finns tillräckligt många för att producera signalen CIBER uppmätt.

"Mer och mer forskning tyder på att det finns ett betydande antal stjärnor av denna typ utanför galaxer, " sa Zemcov.

Men alternativa hypoteser för detta överskott av ljus har uppstått. "Vi vet att en del av det ljuset kommer från galaxer, och några av de första stjärnorna någonsin att lysa, även om de är borta för länge sedan, " sa Bock. Lite ljus från vår egen galax kan till och med förorena mätningarna, även om CIBER-teamet har gjort sitt bästa för att filtrera bort det. Det finns också mer exotiska möjligheter, som direkt kollapsade svarta hål från det tidiga universum – massiva gasmoln som kollapsade till svarta hål utan att först bli stjärnor – vars ultravioletta ljus skulle ha sträckt sig över expanderande rymden in i de längre infraröda våglängderna vi ser idag. CIBER-2 utformades för att hjälpa till att lösa frågan genom att särskilja dessa möjligheter.

Ljus från extragalaktiska M- och K-dvärgar bör spridas till synligt område, så CIBER-2 designades för att observera ett utökat intervall av våglängder – från nära-infrarött till grönt synligt ljus – för att se om det finns där. CIBER-2 kan också skilja ljus från de första galaxerna och stjärnorna eller tidiga direkt kollapsande svarta hål:Båda borde ha en karakteristisk del av sitt totala ljus som saknas, den del som absorberas av den tjocka dimman av intergalaktiskt väte i det tidiga universum.

Tills vidare, alla möjligheter finns kvar på bordet. Men om vårt antal stjärnor verkligen skulle gå upp, CIBER-2:s resultat kan snart berätta för oss.

"Det finns antydningar om att vi definitivt inte fångar alla saker i universum. Och ju fler människor tittar, ju mer de ser, sa Zemcov.