En californisk forskergruppe har fundet to primitive gasskyer, der eksisterede to milliarder år efter Big Bang.
Det spektakulære ved de to gasskyer er, at de ikke indeholder nogen grundstoffer tungere end brint og helium, såsom ilt, kulstof og jern.
De tungere grundstoffer blev ellers dannet meget tidligt af de første stjerner i løbet af de første få hundrede millioner år af universets udvikling – og som man tidligere har troet hurtigt spredte sig til de fleste afkroge af universet. Tunge grundstoffer burde derfor logisk set optræde i de to gasskyer.
Usædvanligt fund peger på lommer i universet
Men nu kan den logik modbevises, fordi de to nyopdagede gasskyer udelukkende består af de ’lette’ gasser, som blev dannet i selve Big Bang. Det viser amerikanske forskere i tidsskriftet Science.
»Tidligere har man troet, at de tunge grundstoffer blev spredt med de tidligste stjerner, men det her viser, at selv to milliarder år efter Big Bang, var der forhold, der i deres kemiske egenskaber lignede de allerførste, da universet blev skabt,« siger lektor og ph.d. i astrofysik Johan Fynbo fra Dark Cosmology Centre på Niels Bohr Institutet i en kommentar til opdagelsen.
\ Fakta
Tunge grundstoffer dækker over alle andre grundstoffer end brint og helium og bliver også kaldt for ’metaller’ i astronomisk jargon. Når stjerner eksploderer i ’supernovaeksplosioner’, dannes der metaller, som ved eksplosionen bliver spredt ud i universet. Man mener, at de tidligste stjerner dannede endnu flere metaller end nutidens stjerner.
Han fortsætter:
»Det må betyde, at der er nogle lommer i universet, som har undgået at blive forurenet af tunge grundstoffer – det er et meget usædvanligt fund.«
Kan hjælpe med at løse gåden om stjernerne
Da universet var nyfødt, var det for varmt til, at der kunne eksistere stjerner. I takt med, at det udvidede sig, blev det også koldere, og så blev stjernerne født.
Stjerner bruger det meste af deres liv på at omdanne brint til helium, hvilket får dem til at lyse. Når der ikke er mere brint tilbage, fortsætter stjernen (hvis den er tung nok) med at omdanne helium til kulstof og derefter til tungere og tungere grundstoffer, indtil den til sidst når til jern, og så går stjernens energiproduktion i stå.
Stjernen kollapser derefter i løbet af få sekunder. Kollapset bliver efterfulgt af en eksplosion, bedre kendt som en ’Supernova’, og eksplosionen spreder tunge grundstoffer i alle retninger.
Kan forklare universets tidligste udvikling
\ Fakta
De lette grundstoffer som hydrogen, helium og litium antages at være blevet dannet i universets ekstremt varme og tætte begyndelsesfase. I takt med universets udvidelse er temperaturen faldet, og stjernerne kunne dannes.
De nyfundne gasskyer kan bruges til at studere, hvordan de allerførste stjerner er blevet dannet; lige nu er det en gåde, hvordan de første stjerner så ud, fortæller Johan Fynbo.
Men stjernernes opståen er bare ét eksempel på, hvad de to gasskyer kan hjælpe os med at blive klogere på. Fordi de endnu ikke er blevet ’forurenet’ af supernovaeksplosioner, kan de også bruges til at forstå, hvordan universet så ud og udviklede sig i et af sine tidligste stadier.
Selvom gasskyerne stammer fra to milliarder år efter Big Bang, ligner de nemlig reelt noget, der kemisk set kunne være taget lige ud af universets tidligste barndom. Derfor kan de give forskerne et konkret billede på, hvordan sammensætningen af gas så ud, før de tunge grundstoffer blev til – og hvilke af de tunge grundstoffer der kom først til.
Gasskyerne indeholder forsvindende lidt metal
Når forskerne siger, at de to gasskyer er helt og aldeles fri for tunge grundstoffer, er det dog en sandhed med modifikationer – man kan nemlig kun sætte en øvre grænse på mængden af tungere grundstoffer: Set i forhold til Solens kerne, som indeholder to procent grundstoffer tungere end brint og helium, indeholder gasskyerne mindre end en titusindedel tungere grundstoffer.
Endnu ved forskerne ikke, hvilke tunge grundstoffer gasskyerne gemmer på, og det må ifølge Johan Fynbo være næste skridt at finde ud af.
\ Fakta
Lyset fra de to gasskyer har været undervejs i 12 milliarder år.
»Gasskyerne ligger ekstremt langt væk, og det er så forsvindende små mængder, at det vil kræve endnu stærkere teleskoper, end vi har i dag, at fastslå, hvilke grundstoffer der er tale om. Men hvis man kan det, kan man blive klogere på, i hvilke relative forhold de tunge grundstoffer blev til i universet,« siger Johan Fynbo.
Stærkere teleskoper skal finde de første tunge grundstoffer
Opdagelsen af de to unikke gasskyer stammer fra en forskergruppe på University of California.
Gruppen har kunnet studere den fjerne galakse ved hjælp af en såkaldt kvasar, som lå bag ved galaksen. En kvasar er en aktiv galaksekerne med et sort hul i midten, som udsender store mængder lys. Det betyder, at den kan ses over meget store afstande.
Når kvasaren lyser igennem den galakse, man studerer, kan man se, hvilke grundstoffer den indeholder, fordi atomerne i grundstofferne hver især absorberer lys med bestemte bølgelængder.
Forskerne har studeret centret på den fjerne galakse ved hjælp af Keck-teleskopet på Hawaii, som ifølge Johan Fynbo er et af de mest avancerede teleskoper, vi har i dag.
Man nødt til at vente på, at der bliver udviklet endnu stærkere teleskoper, før man kan finde ud af, hvilke tunge grundstoffer der kom først til i universet – og hvordan det hænger sammen med vores egen planet.
»Grundstofferne i planeter som Jorden er noget, der er lavet i tidlige generationer af stjerner, og deres opståen hænger sammen med, hvordan de tungere grundstoffer kom ud af stjernerne. Det hænger igen sammen med, hvor tidligt der kan være liv i universet,« slutter Johan Fynbo.
