A gamma-ray determination of the Universe's star formation history

被引:85
作者
Abdollahi, S. [1 ]
Ackermann, M. [2 ]
Ajello, M. [3 ]
Atwood, W. B. [4 ,5 ]
Baldini, L. [6 ,7 ]
Ballet, J. [8 ]
Barbiellini, G. [9 ,10 ]
Bastieri, D. [11 ,12 ]
Gonzalez, J. Becerra [13 ,14 ]
Bellazzini, R. [15 ]
Bissaldi, E. [16 ,17 ,18 ]
Blandford, R. D. [19 ,20 ]
Bloom, E. D. [19 ,20 ]
Bonino, R. [21 ,22 ]
Bottacini, E. [19 ,20 ,23 ]
Buson, S. [13 ]
Bregeon, J. [24 ]
Bruel, P. [25 ]
Buehler, R. [2 ]
Cameron, R. A. [19 ,20 ]
Caputo, R. [13 ,26 ]
Caraveo, P. A. [27 ]
Cavazzuti, E. [28 ]
Charles, E. [19 ,20 ]
Chen, S. [11 ,23 ]
Cheung, C. C. [29 ]
Chiaro, G. [27 ]
Ciprini, S. [30 ,31 ]
Cohen-Tanugi, J. [24 ]
Cominsky, L. R. [32 ]
Conrad, J. [33 ,34 ]
Costantin, D. [12 ]
Cutini, S. [30 ,31 ]
D'Ammando, F. [35 ,36 ]
de Palma, F. [18 ,37 ]
Desai, A. [3 ]
Digel, S. W. [19 ,20 ]
Di Lalla, N. [6 ,7 ]
Di Mauro, M. [19 ,20 ]
Di Venere, L. [16 ,17 ,18 ]
Dominguez, A. [38 ]
Favuzzi, C. [16 ,17 ,18 ]
Fegan, S. J. [25 ]
Finke, J. [29 ]
Franckowiak, A. [2 ]
Fukazawa, Y. [1 ]
Funk, S. [39 ]
Fusco, P. [16 ,17 ,18 ]
Romero, G. Gallardo [2 ,40 ]
Gargano, F. [18 ]
机构
[1] Hiroshima Univ, Dept Phys Sci, Higashihiroshima, Hiroshima 7398526, Japan
[2] DESY, D-15738 Zeuthen, Germany
[3] Clemson Univ, Kinard Lab Phys, Dept Phys & Astron, Clemson, SC 29634 USA
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[6] Univ Pisa, I-56127 Pisa, Italy
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[9] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Trieste, I-34127 Trieste, Italy
[10] Univ Trieste, Dipartimento Fis, I-34127 Trieste, Italy
[11] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Padova, I-35131 Padua, Italy
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[14] Univ Maryland, Dept Astron, College Pk, MD 20742 USA
[15] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Pisa, I-56127 Pisa, Italy
[16] Univ Bari, Dipartimento Fis M Merlin, I-70126 Bari, Italy
[17] Politecn Bari, I-70126 Bari, Italy
[18] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Bari, I-70126 Bari, Italy
[19] Stanford Univ, WW Hansen Labs Phys, Kavli Inst Particle Astrophys & Cosmol, Dept Phys, Stanford, CA 94305 USA
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[21] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Torino, I-10125 Turin, Italy
[22] Univ Torino, Dipartimento Fis, I-10125 Turin, Italy
[23] Univ Padua, Dept Phys & Astron, Vicolo Osservatorio 3, I-35122 Padua, Italy
[24] Univ Montpellier, CNRS, Inst Natl Phys Nucl Phys Particules, Lab Universe & Particules Montpellier, F-34095 Montpellier, France
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[27] Ist Astrofis Spaziale & Fis Cosm Milano, Ist Nazl Astrofis, Via E Bassini 15, I-20133 Milan, Italy
[28] Italian Space Agcy, Via Politecn Snc, I-00133 Rome, Italy
[29] Naval Res Lab, Div Space Sci, Washington, DC 20375 USA
[30] Agenzia Spaziale Italiana, Space Sci Data Ctr, Via Politecn Snc, I-00133 Rome, Italy
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[32] Sonoma State Univ, Dept Phys & Astron, Rohnert Pk, CA 94928 USA
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[34] AlbaNova, Oskar Klein Ctr Cosmoparticle Phys, SE-10691 Stockholm, Sweden
[35] Ist Nazl Astrofis, Ist Radioastron, I-40129 Bologna, Italy
[36] Univ Bologna, Dipartimento Astron, I-40127 Bologna, Italy
[37] Univ Telemat Pegaso, Piazza Trieste & Trento 48, I-80132 Naples, Italy
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[46] Royal Inst Technol, Kungliga Tekniska Hogskoln, Roslagstullsbacken 23, SE-10691 Stockholm, Sweden
[47] Stockholm Univ, Roslagstullsbacken 23, SE-10691 Stockholm, Sweden
[48] Royal Inst Technol, Kungliga Tekniska Hogskolan, Dept Phys, AlbaNova, SE-10691 Stockholm, Sweden
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[50] Hiroshima Univ, Hiroshima Astrophys Sci Ctr, Higashihiroshima, Hiroshima 7398526, Japan
关键词
EXTRAGALACTIC BACKGROUND LIGHT; SPECTRAL ENERGY-DISTRIBUTION; GALAXY LUMINOSITY FUNCTION; POPULATION-III STARS; ULTRA-DEEP FIELD; PAIR PRODUCTION; ULTRAVIOLET; EVOLUTION; STELLAR; ABSORPTION;
D O I
10.1126/science.aat8123
中图分类号
O [数理科学和化学]; P [天文学、地球科学]; Q [生物科学]; N [自然科学总论];
学科分类号
07 ; 0710 ; 09 ;
摘要
The light emitted by all galaxies over the history of the Universe produces the extragalactic background light (EBL) at ultraviolet, optical, and infrared wavelengths. The EBL is a source of opacity for gamma rays via photon-photon interactions, leaving an imprint in the spectra of distant gamma-ray sources. We measured this attenuation using 739 active galaxies and one gamma-ray burst detected by the Fermi Large Area Telescope. This allowed us to reconstruct the evolution of the EBL and determine the star formation history of the Universe over 90% of cosmic time. Our star formation history is consistent with independent measurements from galaxy surveys, peaking at redshift z similar to 2. Upper limits of the EBL at the epoch of reionization suggest a turnover in the abundance of faint galaxies at z similar to 6.
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