Det enorme rumteleskop James Webb har endnu engang skubbet til grænserne for vores forståelse af det tidlige univers.
Et internationalt hold af forskere, herunder astrofysikere fra Københavns Universitet og Danmarks Tekniske Universitet, har analyseret en række billeder fra teleskopet. De har fundet ni objekter, der til forveksling ligner galakser i universets tidligste barndom.
Med Webb-teleskopet er astronomerne nemlig i stand til at se tilbage i tiden.
De kan se, at tre af de mulige galakser lyste op for cirka 13,7 milliarder år siden, da universet blot var 100 millioner år gammelt. Så tidlige galakser er aldrig observeret før.
Senest i 2024 har danske forskere med James Webb-teleskopet spottet galakser 13,5 milliarder år tilbage i tiden, hvilket dengang var en rekord. Den nye observation kan altså ændre på dette.
»Vi er ikke helt sikre på, at det rent faktisk er nogle af de første galakser, vi ser. Det vil naturligvis være spektakulært, hvis det er tilfældet. Men indtil videre kalder vi dem kandidater,« siger professor Jens Hjorth fra Niels Bohr Institutet, der hører under Københavns Universitet, til Videnskab.dk.
Han er medforfatter på en videnskabelig artikel om forskningsresultatet, der publiceres i tidsskriftet The Astrophysical Journal.
Galakserne dukkede hurtigt op
Resultatet tyder på, at der hurtigt blev dannet galakser i det nyfødte univers. De dukkede tilsyneladende op i en epoke fra 100 til 350 millioner år efter Big Bang.
Det er en tidsperiode, som forskerne i artiklen kalder 'The rise of the galactic empire,' hvilket nok vil vække genklang hos fans af Star Wars.
Fundet af de tidlige galakser er kommet bag på astronomerne, for de passer ikke helt med, hvad computermodeller for universets udvikling viser. Universet er kommet hurtigere i omdrejninger, end forskerne regnede med.
»Vi ser flere tidlige galakser, end vi havde forventet ud fra modellerne. Nu diskuterer vi så, hvordan man skal fortolke det,« siger Jens Hjorth og fortsætter:
»Det har måske noget at gøre med, at betingelserne for stjernedannelsen i galakserne var anderledes i det tidlige univers, end de er nu. Måske var der flere store og lysstærke stjerner dengang, og det gør galakserne lettere at få øje på. Men det prøver vi at finde ud af.«
Små galakser har vokset sig store
Lektor og astrofysiker Frank Grundahl fra Aarhus Universitet har ikke selv været involveret i det nye forskningsresultat, men han har læst den videnskabelige artikel for Videnskab.dk.
»Galakserne dukker hurtigere op, end vi regnede med. Det er superspændende, og det er dygtige og meget grundige folk, der står bag dette studie,« siger han.
De meget tidlige galakser er forholdsvis små. De rummede i omegnen af 10 millioner stjerner. Til sammenligning er der langt over 100 milliarder stjerner i vores egen galakse Mælkevejen.
Spektroskopi afgør sagen
Forskerne bag den nye artikel benyttede forskellige filtre i Webb-teleskopets nærinfrarøde kamera NIRCam.
På den måde kunne de få et mål for rødforskydningen, der fortæller dem, hvor længe lyset fra de tidligere objekter har været undervejs.
\ Hvad er rødforskydning?
Lys udsendt af fjerne galakser rejser gennem universet med en bestemt hastighed - lysets hastighed på 299.792.458 meter i sekundet.
Det når altså frem til os med en vis forsinkelse, som bliver større, jo længere galaksen er væk. På den måde kigger vi langt tilbage i universets historie, når vi ser lyset fra fjerne himmellegemer.
Mens lyset har faret gennem tomrummet, har universet udvidet sig, og det betyder, at lysets bølgelængde er blevet længere.
Farven af lyset bliver forskudt mod det røde eller ligefrem infrarøde område. Jo mere rødforskydning, desto længere væk er galaksen. Man kan også bruge rødforskydningen til at beregne, hvor hurtigt galaksen bevæger sig væk fra os.
Kilder: Videnskab.dk-artiklerne 'Ny rekord: Astronomer måler lys fra 13 mia. år gammel galakse' og 'Hvor hurtigt udvider universet sig?'
Men det er ikke en særlig præcis metode.
Spektroskopiske data, hvor lyset fra de fjerne objekter deles op i sine enkelte bølgelængder, ville gøre målingerne mere overbevisende.
»Uden spektroskopi kan man ikke sige med sikkerhed, at de kandidater, vi har fundet, rent faktisk er galakser ved disse rødforskydninger,« siger Jens Hjorth.
Det er Frank Grundahl enig i:
»Det er på kanten af, hvad man kan se med Webb-teleskopet. Og man kan altid blive snydt. Men nu har vi nogle kandidater, der kan blive undersøgt nærmere,« siger han.
Webb-teleskopet skal på overarbejde
Heldigvis kan Webb-teleskopet også foretage spektroskopiske målinger med instrumentet NIRSpec, men det kræver lang observationstid.
Forskerne vil derfor bede om at få rettet teleskopet mod galakserne i længere tid, så de kan få meget præcise data.
Men Webb-teleskopet er uhyre efterspurgt, og det er svært at få observationstid. Det kommer til at tage noget tid, før vi med sikkerhed kan sige, at de første galakser dukkede op, da universet blot var 100 millioner år gammelt.
\ De første stjerner var kæmper
Tre af de ni tidligere galakser, som forskerne har fået øje på, skiller sig ud ved at lyse mere blåligt end de øvrige. Det kan være tegn på, at de rummer nogle af universets allerførste stjerner.
Astronomerne mener, at den første generation af stjerner var meget store og lyste kraftigt op i den blå ende af lysspektret. Disse kæmpestjerner brændte ud på mindre end 10 millioner år, og stoffet fra dem er blevet genbrugt af senere generationer af stjerner.
En stjerne som Solen er dannet af resterne fra tidligere stjerner.
