Ved hjælp af et af verdens største teleskoper har et internationalt hold af astronomer opfanget det svage lys fra en forholdsvis stor galakse, der var dannet, da universet kun var 670 millioner år gammelt.

Lyset fra galaksen har været mere end 13 milliarder år undervejs til Jorden, og i takt med, at universet har udvidet sig, er lyset så at sige blevet strakt ud - det er blevet rødforskudt.

Det er denne rødforskydning, som astronomerne nu har målt med stor nøjagtighed for galaksen, der har fået navnet EGS-zs8-1. Det er den hidtil tidligste galakse, der har fået målt sin rødforskydning så præcist, at forskerne med stor sikkerhed kan sige, hvornår lyset blev udsendt.

Opdagelsen beskrives i en artikel i den nye udgave af astronomi-tidsskriftet Astrophysical Journal Letters, og den kan også findes på preprint-serveren ArXiv.

Universets udvidelse har strakt lyset

»Vi ved jo godt, at der er fjerne galakser derude. Udfordringen er at finde dem og måle afstanden til dem,« fortæller professor Johan Fynbo fra Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet. Han har ikke deltaget i det nye studie, men forsker selv i galakser i det tidlige univers.

»Det er uhyre svært at måle rødforskydningerne for de tidligste galakser, fordi de er så langt væk, så vi kun kan indfange ganske lidt lys fra dem. Men her har forskerne altså målt en rødforskydning baseret på en linje i spektret fra galaksen.«

Målingerne blev foretaget ved hjælp af det ene af de enorme Keck-teleskoper på Hawaii. De to teleskoper har hovedspejle, der er 10 meter i diameter.

Med et instrument kaldet MOSFIRE monteret på Keck 1 kunne forskerne analysere lyset fra den fjerne galakse. Specielt kunne de se, at det ultraviolette lys, der dengang for godt 13 milliarder år siden blev udsendt af brint i galaksen, nu er blevet rødforskudt helt over i det infrarøde.

Sådan ser den nyopdagede galakse ud set fra rumteleskopet Hubble. (Foto: NASA/ESA/, P. Oesch og I. Momcheva (Yale University) og 3D-HST/HUDF09/XDF Teams)

»Bølgelængden af lyset er blevet næsten 10 gange længere, end da det blev udsendt, fordi universet har udvidet sig i den mellemliggende tid,« siger Johan Fynbo.

Masser af stjerner lyste klart

Det lykkedes at opfange og analysere lyset, fordi galaksen lyste ganske stærkt tilbage i universets barndom. Den havde så mange stjerner, at dens masse var omkring 15 procent af Mælkevejens masse.

Der var fuld fart på stjernedannelsen i den unge galakse. Der blev dannet cirka 80 gange så mange stjerner, som der bliver dannet i vores egen galakse i dag, og mange af dem var store og lyste meget kraftigt.

Tidligere er der fundet mindre galakser, der tilsyneladende har været på spil endnu tidligere. For eksempel har vi skrevet om galaksen MACS0647-JD, som måske lyste op i universet, da det blot var 420 millioner år gammelt.

Her er dateringen dog mere usikker, fordi der ikke har været lys nok til en spektroskopisk analyse, fortæller Johan Fynbo:

»Her har forskerne i stedet kigger på lysfordelingen i forskellige filtre og vurderet rødforskydningen herudfra. Det kaldes fotometrisk rødforskydning. Men den metode er mindre præcis. Man kan kun være sikker på rødforskydningen, hvis man måler den spektroskopisk, som det er gjort med EGS-zs8-1.«

Nye teleskoper skal finde de første stjerner

Johan Fynbo er dog ikke i tvivl om, at de første stjerner og galakser opstod 3-400 millioner år efter Big Bang. Det siger teorierne for universets udvikling nemlig, og de skal nok blive bekræftet med astronomiske målinger, når nye og bedre teleskoper kommer til.

»Både rumteleskopet James Webb, der skal opsendes i 2018, og European Extremely Large Telescope, der er ved at blive bygget i Chile, har til formål at studere lys, der er ekstremt svagt og langt ude i det infrarøde område. Det er præcis, hvad der skal til for at finde de første stjerner,« slutter han.