I mere end to år har verdens største rumteleskop fløjet rundt i rummet, taget fortryllende billeder og gjort opdagelser, der sætter spørgsmålstegn ved astrofysikkens bærende teori om universet.
\ Automatisk oplæsning
Der er nu gået mere end to år og seks måneder, siden det store James Webb-teleskop blev sendt ud i rummet i december 2021. Vi mener derfor, det er tid til at give et overblik over, hvad teleskopet indtil videre har udrettet.
James Webb-teleskopet har leveret tusinder af billeder og målinger, men vi har udvalgt fem af de største opdagelser.
Opdagelserne udtrykker vores valg, som helt sikkert kan diskuteres, da teleskopet har gjort mange store opdagelser på sine få år i rummet. Vi har valgt:
Når astronomer vurderer store opdagelser, er udgangspunktet for dem at finde ud af, hvordan opdagelserne passer med den teori for universets opbygning og udvikling, som i dag er blevet standardteorien.
Teorien beskriver universet som opbygget af tre ting:
Kritikere vil sige, at standardteorien måske giver en god beskrivelse af universet, men at det er et stort problem, at vi hverken ved, hvad mørkt stof eller mørk energi er. Vi kan nemlig ikke se fænomenerne, men kun observere virkningerne.
Det mørke stof er blevet indført, fordi vi kan observere, at stjerner i galakser bevæger sig under påvirkning af en tyngdekraft, som er stærkere end den, der alene kan stamme fra det stof, vi kan se. Den mørke energi blev indført, fordi man opdagede, at universet udvider sig stadig hurtigere.
Men teorien ser jo ud til at fungere, og så skal vi bare holde øje med, om James Webb-teleskopet for alvor udfordrer standardmodellen.
I maj fandt et internationalt hold af forskere den hidtil ældste galakse.
På et billede ser man en bananformet farveklat med en udstrækning på bare 1.600 lysår. Det er en lille ’protogalakse’, der er dannet bare 290 millioner år efter Big Bang og allerede havde tusinder af stjerner, der udsendte et intenst lys.
Den nye galakse, kendt som JADES-GS-z14-0, er en af de Webb-opdagelser, der udfordrer konventionelle modeller af, hvordan de første stjerner og galakser blev dannet.
Som forskerne selv skrev: »Denne opdagelse viser, at lysende galakser allerede var på plads 300 millioner år efter Big Bang, og at de er mere almindelige, end hvad der var ventet før Webb.«
En analyse af spektret (et billede eller en graf over fordelingen af bølgelængderne af lys, red.) viser, at galaksen indeholdt mere støv end forventet, og at der muligvis var ilt til stede. Ilt produceres inde i stjerner, hvorfor NASA skriver:
»Tilstedeværelsen af oxygen så tidligt i denne galakses liv er en overraskelse og antyder, at flere generationer af meget massive stjerner allerede havde levet deres liv, før vi observerede galaksen. Alle disse observationer tilsammen fortæller os, at JADES-GS-z14-0 ikke er som de typer galakser, der er blevet forudsagt af teoretiske modeller og computersimuleringer til at eksistere i det meget tidlige univers.«
Én så gammel galakse kunne man måske forklare, men James Webb-teleskopet har fundet yderligere 11 lignende gamle galakser, som er dannet mindre end 400 millioner år efter Big Bang. Det vælter måske ikke standardteorien, men udfordrer den bestemt.
James Webb-teleskopet har også fundet organiske molekyler i en galakse mere end 12 milliarder år borte.
Det lys, vi i dag modtager, blev altså udsendt, da universet kun var omkring en milliard år gammelt. På forhånd havde man ikke ventet, at der så tidligt i universets historie allerede var dannet komplicerede kulstofholdige molekyler.
De kulstofbaserede molekyler, som James Webb-teleskopet fandt, er teknisk kendt som polycykliske aromatiske kulbrinter. De findes i olie- og kulaflejringer på Jorden såvel som i smog. Det er store molekyler, som er opbygget af snese eller flere hundrede atomer.
Disse komplekse organiske molekyler er almindelige i rummet. Astronomer undersøger dem, fordi de kan hjælpe med at afsløre vigtige detaljer om aktivitet i galakser - for eksempel hjælper de med at påvirke den hastighed, hvormed interstellar gas afkøles.
Det har før James Webb-teleskopet været en udfordring at detektere disse molekyler i meget fjerne galakser, der blev dannet, da universet var relativt ungt.
Det er en af disse Webb-opdagelser, som kan vise sig at være en udfordring for standardmodellen.
James Webb-teleskopet har også fundet galakser i det meget unge univers, som sandsynligvis indeholder meget store sorte huller med masser, der er millioner gange tungere end Solens.
De sorte huller har man fundet i de såkaldte kvasarer, der er galakser som i centret indeholder et stort sort hul. En af disse kvasarer er GN-z11, der blev opdaget af Hubble-teleskopet, men først identificeret som en kvasar af James Webb-teleskopet.
Kvasarer er kendetegnet ved at have et lille, men meget stærkt lysende center, der udsender meget mere lys end hele resten af galaksen. Lyset kommer ikke fra selve det sorte hul, men fra gas og stjerner, som hullet er i færd med at opsluge.
Kvasarers sorte huller er normalt meget store, med en masse på flere millioner solmasser, og det var netop den meget voldsomme udstråling fra GN-z11, der afslørede, at det ikke var en almindelig galakse, men en kvasar med et sort hul på omkring 1,6 millioner solmasser.
Kvasarer blev opdaget allerede i 1960'erne, men fælles for dem var, at afstanden til dem højst var et par milliarder lysår.
Det betyder, at det lys, vi modtager, højst har været nogle milliarder år undervejs ned til os. Derfor ser vi kvasaren, som den så ud, da universet allerede var flere milliarder år gammelt.
Før James Webb-teleskopet havde man slet ikke regnet med, at det så hurtigt efter Big Bang var muligt at danne så store sorte huller.
Denne opdagelse åbner spørgsmålet om, hvad der kom først; galakserne eller de sorte huller. Måske begyndte universet med sorte huller, som med deres tyngdekraft tiltrak så meget gas, at galakserne blev dannet omkring de sorte huller – eller måske kom galakserne først, og de sorte huller blev bagefter dannet ud fra det stof, galakserne allerede havde samlet?
Det spørgsmål er endnu ikke besvaret, men uanset svaret er det en udfordring for standardmodellen at forklare sorte hullers eksistens i det helt unge univers.
James Webb-teleskopet har ikke bare opdaget et stort antal planeter, der driver omkring i Mælkevejen uden at kredse om nogen stjerne.
Det har også opdaget ikke mindre end 40 såkaldte dobbeltplaneter: Planeter, der kredser om hinanden.
De er opdaget i en detaljeret undersøgelse, som teleskopet foretog af den berømte Oriontåge, der har en afstand på godt 1.300 lysår. Disse planeter er alle meget store og på størrelse med Jupiter.
Opdagelsen udfordrer de nuværende teorier for dannelse af planeter og planetsystemer. Der er ikke noget i vejen for at få dannet planeter af Jupiterstørrelse eller endnu større. Det kan ske ved kollaps af de skyer af gas og støv, som omgiver stjerner, der er i færd med at opbygge et planetsystem.
Man kan også godt forklare, hvordan planeter kan slynges bort fra det planetsystem, hvor de er dannet. Det sker ved, at planeterne kommer for tæt på en eller flere store planeter, som så med deres tyngdekraft kan levere det afgørende spark ud i rummet mellem stjernerne.
Hvad man ikke kan forklare, er det store antal dobbeltplaneter.
Hvis en dobbeltplanet sparkes ud, viser beregninger, at de med stor garanti ikke vil følges ad efter sparket. Computersimulationer viser dog, at det kan ske, hvis dobbeltplaneterne kommer fra en meget tæt stjernehob, hvor stjernerne ofte passerer tæt forbi hinanden.
Opdagelsen er måske ikke et problem for standardmodellen, men i hvert fald en udfordring for dem, som arbejder med at forstå exoplaneter.
Man har længe vidst, at det er helt afgørende for udforskningen af exoplaneter at få taget spektre af atmosfæren – hvis planeten altså har en atmosfære.
Hidtil har man kun i meget begrænset omfang haft den mulighed. Men nu er James Webb-teleskopet her, og det har allerede leveret mange flotte spektre, som gør det muligt at afgøre, hvilke luftarter atmosfæren indeholder.
En af de planeter, som teleskopet har observeret, er K2-18b. Den er muligvis en såkaldt Hycean-klode – en type planet, vi ikke har i vores solsystem.
Hycean står for Hydrogen og Ocean; en planet, som har en tæt atmosfære af brint og ellers er helt dækket af vand. Indtil nu er Hycean-planeter kun teori, men man håber, at vi om nogle år helt sikkert kan afklare, om de eksisterer. K2-18b er en rigtig god kandidat.
Det er en planet større end Jorden og med en massefylde, der passer med de teoretiske modeller for Hycean-planeter. Planeten kredser om en rød dværgstjerne i den beboelige zone, hvor temperaturen tillader, at vand kan eksistere i flydende form.
James Webb-teleskopet har taget spektre af atmosfæren, og de viser, at atmosfæren indeholder metan og CO2, men ikke ammoniak, hvilket også passer med modellen for en Hycean-planet.
Om der er liv på K2-18b er ikke til at sige, selv om man har fundet spor af dimethylsulfid i atmosfæren. Det er et stof, der på Jorden normalt dannes biologisk. Men hvis der er liv, må det være havliv, hvis planeten er helt dækket af et ocean.
Der er ingen tvivl om, at James Webb-teleskopet i de kommende år vil revolutionere vores viden om exoplaneter. Og det er næsten lige så sikkert, at der undervejs vil blive gjort opdagelser, som ikke passer med vores nuværende teorier.
Hver onsdag aften lander fascinerende artikler om astronomi og rumfart i din indbakke.
