Kæmpe forstørrelsesglas skal se galaksernes fortid

Det er fjerne galakser, der kan give os viden om universets begyndelse. Lyset fra de galakser der ligger langt væk, har vandret i milliarder af år før det når os. Jo længere væk galaksen er, jo længere tilbage i tiden kommer lyset fra.

Lyset bringer vigtig information om præcis hvilke metaller og kemiske elementer galakserne består af. Hvert eneste grundstof har sin egen farve, hvis man lader lyset passere et spektrometer. Kan man opfange lyset fra en galakse, der ligger 12 milliarder lysår væk, kan man altså ‘se’ hvad den bestod af for 12 milliarder år siden, dengang den endnu var helt ung.

»Ved at se på andre galakser end vores egen, kan vi blive klogere på hvordan galakser opstår og udvikler sig. Vores viden i dag er baseret på de tungeste og klareste galakser, men for at forstå detaljerne, må vi også se på de små dværggalakser i det tidligere univers,« forklarer Lise Bech Christensen, lektor på Dark Cosmology på Niels Bohr Instituttet.

Hun har for nyligt modtaget en større bevilling til projektet ‘Galaxy building blocks: Dwarf galaxies at high redshifts’, der går ud på, at studere dværggalakser, og på den måde supplere med nye detaljer til den viden vi allerede har i dag fra de større galakser. Udfordringen er, at det lys de små galakser udsender er for svagt til at kunne ses fra Jorden med den nuværende teleskop-teknologi. Men det er der råd for.

Naturligt kosmisk teleskop

Når en dværggalakse – en let lyssvag galakse – er placeret bagved en hob af store tunge galakse skulle man tro, at hoben ville skygge for lyset. Men i stedet sker der det, at lyset fra den lille galakse bøjer som et resultat af tyngdekraften fra de tunge galakse hobe, og bevæger sig udenom i en bue, inden det rejser videre. På den måde kan lyset stadig opfanges fra Jorden. Ofte i flere udgaver fordi lyset splittes og sendes i hver sin retning, når det bøjes.

Oven i købet kan en gravitationslinse, lidt forsimplet sagt, fungere som en slags forstørrelsesglas. Når lyset bøjer og fordeler sig over en større overflade, opstår der den optiske effekt, at lyset virker stærkere.

»Hvis vi skal observere en dværggalakse gennem en gravitationslinse, kan vi faktisk se mere lys, end hvis det bliver sendt direkte. Derfor kan vi se objekter, der er 20 til 50 gange svagere end vi ellers ville se,« forklarer Lise Bech Christensen.

Dværggalakser skal vise detaljerne

Selvom gravitationslinser har været observeret i 35 år, er det først inden for de sidste fem år, at der for alvor er kommet fokus på at bruge dem som kosmiske teleskoper til at undersøge meget fjerne galakser.

»Vores viden indtil nu er baseret på de tungeste og klareste galakser, men det giver ikke nødvendigvis det fulde billede af, hvad der sker, når galakser dannes. Det kan studiet af relationerne mellem dværggalakser og galaksehobe give os et bedre indblik i,« fortæller Lise Bech Christensen.

Man mener, at de tidligste store galakser, som blev dannet i løbet af de første millioner år efter Big Bang opstod når små galakser i urtågen stødte ind i hinanden og smeltede sammen. Med gravitationslinser har man nu et redskab til at studere galakser fra forskellige tidspunkter helt fra 10 til 12 milliarder år tilbage og frem til nu. Det kan være, at der er andre processer der også gør sig gældende i dannelsen af galakser.