For at kunne danne planeter, og dermed formere galakser, behøver universet støv – såkaldt ‘kosmisk støv’. Kosmisk støv, som er røgpartikler bestående af enten kul (fint sod) eller silikater (fint sand), er blevet observeret i en galakse, der blev formeret for 13,1 milliarder år siden – allerede 700 millioner år efter Big Bang.
Opdagelsen, som er publiceret i det videnskabelige tidsskrift Nature, er resultatet af et internationalt samarbejde ledet af forskere fra Niels Bohr Institutet.
Opdagelsen overrasker forskerne, der hidtil har troet, at faste partikler først blev til meget senere i universets historie.
»Støv spiller en utrolig vigtig del af universets historie, da det er med til at lave planeter. I de tidlige galakser havde ikke alle dog forventet, at der ville have været tid nok til at producere støv, da det ifølge visse teorier tager mange milliarder år. Derfor er vi ganske overraskede over at se støv allerede 700 millioner år efter Big Bang,« siger lederen af projektet, astrofysiker Darach Watson fra Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.
Opdagelsen har også vækket interesse blandt andre forskere, der ser det som en mulighed for bedre at forstå processerne i det tidlige univers.
»Den her opdagelse er meget spændende, da det siger rigtig meget om de tidlige faser af universet. Umiddelbart efter Big Bang var der ikke andet end gasser af brint og helium i universet, så støvet stammer fra kernereaktioner i stjerner meget tidligt i universets historie. Det skal der kigges nærmere på, for at se om det er en typisk galakse for dens tid,« siger professor Jørgen Christensen-Dalsgaard fra Institut for Fysik og Astronomi ved Aarhus Universitet.
Ifølge forskerne i projektet viser opdagelsen blandt andet, at galakser, som vi kender dem i dag, blev dannet langt tidligere, end man før har troet, da kosmisk støv er en forudsætning for dannelsen af normale stjerner, faste planeter og komplekse molekyler – alle vitale dele for udviklingen af liv, som vi kender det.
LÆS OGSÅ: Planck afslører: Universet er 13,8 milliarder år gammelt
Mystikken omkring kosmisk støv
Galaksen, som har fået navnet A1689-zD1, var ifølge lektor Darach Watson før blevet opdaget af Hubble-teleskopet og ALMA (Atacama Large Millimeter Array). Forskerne havde dengang en formodning om, at galaksen lå meget langt væk, men kunne dog ikke sige meget mere end det.
Forskerne begyndte derfor at observere galaksen nærmere ved hjælp af instrumenter, der er placeret i Atacamaørkenen i Chile.
-
VLT (Very Large Telesescope) blev brugt til at måle stråling fra stjernerne i galaksen og dermed give en mere præcis afstand til galaksen. Det hjalp forskerne med at give galaksen en alder: 13,1 milliarder år.
- ALMA blev brugt til at observere det infrarøde lys, som støvet i galaksen udsender. Informationen fra både de nye og tidligere ALMA-observationer viste ifølge forskerne, at galaksen er fyldt med stjerner og metaller.
Selvom opdagelsen er overraskende, giver den ifølge Darach Watson ikke et endegyldigt svar på, hvor støvet så kommer fra – nu hvor der, ifølge forskerne, ikke var tid nok til at lave støv på den ‘normale måde’.
Der er ifølge Darach Watson stadig »stor mystik omkring oprindelsen af kosmisk støv,« og det kræver derfor stadig et stort stykke arbejde at komme til bunds i, hvordan det tidlige univers så ud.
Supernovaer kan have svaret
Forskerholdet på Niels Bohr Institutet er efter opdagelsen gået i tænkeboks for at komme nærmere et svar på, hvad der kan ligge til grund for tilblivelsen af kosmisk støv så kort tid efter Big Bang.
»Astronomer har altid troet, at støvet kom fra gamle stjerner efter en process, der tog milliarder af år – men det viser sig nu, at denne teori er forkert. Vi har simpelthen behov for en teori, der kan beskrive, hvordan der bliver lavet støv på meget kort tid,« siger lektor Darach Watson.
En proces, der i teorien vil kunne lave støv hurtigt nok, kunne ifølge Darach Watson foregå midt inde i meget store supernovaer. Men den teori kommer dog også med nogle komplikationer:
»For at supernovaer kan danne alt det kosmiske støv vi måler, så kræver det en effektivitet på mellem 50-100 procent. Problemet er bare, at supernovaer også er medvirkende til at ødelægge støvet, umiddelbart efter at det bliver udsendt,« siger lektor Darach Watson.
Svaret kan ifølge forskeren ligge i, at supernovaer i det spæde univers opførte sig meget anderledes, end de supernovaer vi kender til i nærheden af os.
‘Vi vil forstå universets historie’
Grunden til, at det ifølge Darach Watson og hans forskerhold er spændende at kigge på det her tidlige stadie af universet, er, at man kan få en fornemmelse af, hvordan stjernerne dengang opstod, levede og i sidste ende eksploderede og døde ud.
»Vi har ikke rigtig nogle observationer af de allerførste galakser og stjerner. Vi vil gerne forstå dem, så vi også kan begynde at forstå den slags supernovaer, der eksploderede dengang. Måske indeholder de noget meget vigtig information om fysikken, som vi ikke kender til i dag,« siger Darach Watson.
Professor Jørgen Christensen-Dalsgaard fra Aarhus Universitet mener, at resultaterne fra den her opdagelse også kan bruges i andre fremtidige projekter.
»I 2018 bliver JWST (James webb space telescope)-satelitten for eksempel opsendt. Det er et fælles projekt mellem NASA og ESA og ved hjælp af den nye opdagelse fra Niels Bohr Institutet kan man foretage yderligere målinger af de her ‘unge’ galakser,« siger Jørgen Christensen-Dalsgaard.
Det, som forskerne fra projektet vil bruge de nye observationer til, er blandt andet at lave en tidsskala over dannelsen af kosmisk støv, da det kan være med til at vise, hvordan det fungerer som en katalysator for udviklingen af komplekse molekyler over tid. Disse molekyler behøver nemlig ifølge Darach Watson en overflade at udvikle sig på – som det kosmiske støv netop har.
»Vi taler om livsdannelse her. Der er blandt andet brug for komplekse molekyler for at have en grobund for udviklingen af liv. Vi vil kende til oprindelsen af kosmisk støv, udviklingen af komplekse molekyler og forstå universets historie – fra ende til anden,« siger Darach Watson.
