Dansk opdagelse i fremmed galakse gør forsker målløs

De fleste videnskabsfolk vil give deres højre arm for at få deres forskning udgivet i det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift Nature.

Men mange opnår det aldrig i løbet af hele deres karriere.

Ph.d.-studerende Julie Kiel Holm har imidlertid gjort en opdagelse i en fremmed galakse, der har fået hende til at ryge igennem nåleøjet med det allerførste studie, hun nogensinde har forfattet.

»Vi troede ikke rigtig selv på, at vi kunne få studiet i Nature. Så vi var helt oppe at køre og blev ved med at juble, da vi fik besked om, at det var lykkedes,« siger Julie Kiel Holm, som er ph.d.-studerende ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

Den nye opdagelse er en særlig slags strøm af stjerner – blandt forskere kendt som en kuglehobstrøm - som er velkendt i vores egen galakse Mælkevejen.

'Superfedt' fund

Fænomenet er ekstra vigtigt for astronomer, fordi strømmen af stjerner kan fungere som et værktøj til at gøre os klogere på, hvordan vores univers er skruet sammen.

»Det superfede er, at det er første gang nogensinde, man har set fænomenet i en anden galakse end Mælkevejen,« siger astrofysiker Sarah Pearson, som har været vejleder på forskningsprojektet.

»Man kender omkring 100 kuglehobstrømme i Mælkevejen, men man har aldrig før set det andre steder end herhjemme i vores egen galakse.«

Sarah Pearson har igennem flere år netop jagtet fænomenet i fremmede galakser – hidtil uden held.

Jagtet i årevis

Men en dag faldt en af hendes tidligere amerikanske kolleger over et billede taget af det legendariske teleskop Hubble, som igennem årtier har fløjet rundt ude i rummet.

Billedet var bragt i et studie, som omhandlede noget helt andet, men amerikanske David Hendel fik mistanke om, at Hubble-fotoet måske også kunne have indfanget lige netop det, som Sarah Pearson var på jagt efter.

»Han vidste, at jeg var på jagt efter kuglehobstrømme i andre galakser, fordi vi i sin tid var ph.d.-studerende sammen på Columbia University,« siger Sarah Pearson, som i dag er lektor ved DTU Space på Danmarks Tekniske Universitet.

»Så han sendte mig billedet og spurgte, om ikke det kunne ligne det, jeg ledte efter.«

'Som noget fra et eventyr'

Et enkelt billede, der ligner noget, er imidlertid ikke et bevis.

Siden da har Julie Kiel Holm og Sarah Pearson derfor været i gang med et større detektivarbejde og en lang række analyser, som med tiden har gjort dem mere og mere overbeviste om, at der rent faktisk var jackpot.

Spørger man professor i astronomi, Vasily Belokurov, ser det nye studie også »ret overbevisende« ud.

»Som en gammel rotte i faget blev jeg simpelthen målløs ved synet af denne opdagelse,« siger Vasily Belokurov fra Institut for Astronomi på Cambridge University i England til Videnskab.dk

»At påvise en kuglehob-strøm uden for Mælkevejen har næsten altid virket som noget fra et eventyr, så det er virkelig bemærkelsesværdigt at se en troværdig kandidat.«

Han understreger dog, at selvom forskerne fremlægger »overbevisende evidens« for, at der er tale om en kuglehobstrøm er det ikke det samme som »endelige beviser«.

Men han er meget imponeret over forskernes analysearbejde og påpeger, at de samlet set har en »meget stærk sag.«

Mørkt stofs hemmeligheder

For at forstå den nye opdagelse skal vi først lige have på plads, at en kuglehob er en samling af tusindvis af stjerner, som holdes sammen af tyngdekraften.

»Man kan sige, at det er en klump stjerner, som er bundet til hinanden og flyver rundt sammen inde i en galakse,« forklarer Julie Kiel Holm.

»Men nogle gange kan tyngdekraften fra den store galakse komme til at påvirke kuglehoben, så nogle stjerner kommer foran de andre, og andre sakker bagud. Så klumpen af stjerne bliver trukket ud til et langstrakt bånd i stedet.«

Frem for en kuglerund samling af stjerner, bliver der altså dannet en strøm af stjerner – en kuglehobstrøm. Det smarte ved kuglehobstrømme er, at de kan bruges som et værktøj til at blive klogere på en af fysikkens allerstørste gåder; det mørke stof.

Fysikerne mener, at størstedelen af al stof i vores univers er mørkt stof, men problemet er, at ingen nogensinde har set mørkt stof eller rigtig ved, hvad det er.

»Vi er enormt nysgerrige efter at finde ud af, hvad mørkt stof er. Det udgør mere end 80 procent af stoffet i vores univers, så det er super noieren, at der er så meget af vores verden, som vi ikke forstår,« siger Julie Kiel Holm.

Som at se sten i en grumset flod

Ved at studere kuglehobstrømme kan man imidlertid få indikationer om, hvordan mørkt stof opfører sig, og hvordan det påvirker strømmen af stjerner.

»Vi kan ikke se mørkt stof, men vi kan studere det indirekte ved at studere kuglehobstrømme,« siger Julie Kiel Holm.

»En analogi kunne være, at man gerne ville studere stenene på bunden af en flod, men man kan ikke se flodbunden, fordi floden er grumset. Men hvis vandet strømmer på en bestemt måde et sted i floden, kan vi gætte, at der ligger sten. Det er lidt samme måde, at vi indirekte kan se på det mørke stof ved at se på, hvad det gør ved strømmen af stjerner.«

Forskerne håber på, at det nye studie blot er det første i rækken af opdagelser af kuglehobstrømme i fremmede galakser.

Hidtil har problemet nemlig været, at kuglehobstrømme har været svære at opdage, fordi signalet fra dem er ekstremt svagt. Men med nye og bedre teleskoper - såsom Euclid-teleskopet, som blev opsendt i 2023, og Nancy Grace Roman-teleskopet, som efter planen opsendes om få uger - håber forskerne, at de kan opdage endnu flere kuglekobstrømme i fremmede galakser i de kommende år.

»Det åbner for helt nye muligheder for at studere mørkt stof,« siger Sarah Pearson.

»Vi kan bruge det til at undersøge, hvor meget mørkt stof der er i de fremmede galakser, hvordan det fordeler sig, og hvordan det opfører sig. På sigt kan det alt sammen være med til at sige noget om, hvilken slags partikel mørkt stof kan være.«