James Webb-teleskopet gav os data, som var svære at tro på: Året, der gik, i astronomi

Det er ret præcist to år siden, at det banebrydende James Webb-teleskop blev sendt op, og i 2022 ryddede det flere gange forsider med smukke billeder og vilde opdagelser.

Det er fortsat i 2023, hvor data fra James Webb har kastet flere håndgranater ind i debatten om universets dannelse – og faktisk også placerede en bombe under en af forskernes helt centrale modeller.

Og så er der kommet et nyt teleskop ud i rummet, som netop har sendt sine første billeder hjem.

I denne artikel beretter ph.d. i astrofysik Peter Laursen om året, der gik, indenfor astronomi.

Hvad er det mest spændende eller væsentlige, der er sket inden for dit forskningsfelt i år?

På Cosmic Dawn Center forsker vi især i galaksernes tidlige udvikling. Derfor kommer vi ikke udenom, at rumteleskopet James Webb både er det mest spændende og væsentligste også i år.

Teleskopet begyndte at give os data i løbet af anden halvdel af 2022, og lige med det samme startede diskussionen.

Dataen tydede nemlig på at vi kunne se galakser så store og tidlige, at det ikke burde være muligt.

Vi havde regnet med at finde fjernere, og dermed tidligere, galakser, men vi havde ikke regnet med, at finde dem så hurtigt, og slet ikke at de kunne være så store.

Vi ser dem så langt tilbage i tiden, og så kort tid efter Big Bang, at de ikke 'burde' kunne have nået at vokse sig så store.

Hvad har været den største debat inden for dit felt i år?

Debatten om de 'umuligt tidlige galakser' startede som sagt allerede i 2022 (og har til tider været noget ophedet på sociale medier), og den har også domineret en god del af 2023.

Grundlæggende går debatten på, om vi har misforstået:

• Hvor hurtigt en galakse kan skabe sin stjernepopulation, og/eller hvor kraftigt disse stjerner kan skinne,

Eller:

• Hvor hurtigt universet kan skabe sin galaksepopulation, og hvor mange store i forhold til Små galakser, der skabes.

Især det sidste punkt har været lidt kritisk, for det ville betyde, at vi var nødt til helt at revidere vores fundamentale model for Universet og dets strukturdannelse (den såkaldte 'ΛCDM-model' - se boks).

Derudover var der også nogle mindre spændende men måske mere sandsynlige forklaringer, som måleusikkerheder og -fejl. Især om vi har målt galaksernes afstande og størrelser rigtigt.

Mange galakser viste sig ved nærmere eftersyn ikke at være så ekstreme alligevel, men nogle holdt altså ved, og giver stadig os forskere forklaringsproblemer.

I løbet af foråret i år begyndte data at pege mod en mulig ny forklaring på, hvorfor galakserne lyser så kraftigt.

Dataene tyder på, at mange af galakser ikke, som hidtil troet, er så klare på grund af deres stjerner.

I stedet handler det om, at de indeholder såkaldte 'supertunge sorte huller', som sluger en masse gas og i den proces lyser voldsomt op.

Det kaldes 'aktive galaksekerner', og det kan i princippet redde stjernedannelsesfysikken og galaksedannelsesfysikken fra at være forkerte.

Pyha, tænker du måske, men nej, det rejser bare et nyt spørgsmål:

For vi troede, vi vidste, hvor hurtigt sådan nogle sorte huller kan vokse, og nogle af de her sorte huller virker større, end de 'burde' kunne nå at vokse sig.

Så i skrivende stund har vi måske nærmere et sorthuldannelsesfysik-problem.

Er der noget specielt indenfor dit felt, som du vil holde særligt øje med i 2024? Hvad håber du på sker?

Udover forhåbentlig at komme nærmere en løsning på overstående uløste problem har vi i 2023 fået en ny darling ud i rummet.

Det er rumteleskopet Euclid, som gav os de første billeder for ganske nylig, og som jeg glæder mig meget til at følge.

Hvor James Webb kigger meget dybt, men på et meget lille område på himlen ad gangen, kigger Euclid mindre dybt, men på et område der er flere hundrede gange større. Det giver nogle helt andre muligheder.

Euclid er designet til især at lære os om galakserne fordeling i rummet, og hvor meget universet indeholder af mørkt stof og mørk energi, hvilket er lidt uden for vores forskning her på Cosmic Dawn Center - omend stadig vigtigt for os.

Men det vil stadig give os billeder af galakserne gennem de seneste ti milliarder år, så vi kommer bestemt til at lære rigtig meget om galaksernes udvikling.

Hvad går du selv og arbejder på for tiden?

Jeg er næsten ved at være færdig med et projekt sammen med nogle tyske kolleger, hvor vi har observeret en række lokale galakser.

Fordi de er så nære, kan vi observere dem i meget højere detaljegrad end de fjerne galakser, og vi har undersøgt, hvordan deres gas hvirvler rundt, og hvordan dét påvirker det lys, vi kan se.

Idéen er, at vi kan bruge den sammenhæng til at fortolke observationer af de fjerne galakser, som vi ikke kan se lige så detaljeret (for galakse-aficionados: Vi har bestemt korrelationen mellem gassens turbulens/rotation og styrken af deres Lyman alpha-spektralinje).

Et ekstra billede, der siger noget om en astrofysikers arbejde

Alle ved, hvordan en smuk James Webb-galakse ser ud (ellers kig lidt længere oppe i artiklen), så billedet ovenfor viser noget knap så smukt, men desto meget mere mystisk:

Denne lille, røde plet tilhører en population af fjerne galakser, som fantasifuldt nok er blevet døbt 'Little Red Dots' (de magentafarvede firkanter viser, hvor der blev taget et spektrum af galaksen).

De er røde, fordi universets udvidelse har rødforskudt deres lys, men også af en anden årsag, som endnu ikke er helt klarlagt.

I en ny videnskabelig artikel fra december 2023 foreslår min kollega Meghana Killi og andre her fra Cosmic Dawn Center, at lyset skyldes to forskellige komponenter:

Et kompakt, støvindhyllet sort hul i midten, hvorfra det røde lys undslipper, og en mere udbredt stjernefyldt galakse.

Vil du læse flere 'året, der gik'-artikler? Så finder du hele juleserien her.

Peter Laursen blev interviewet af Mette Vosgerau.

Peter Laursen er tilknyttet grundforskningscenteret ’Cosmic Dawn Center’, som er støttet af Danmarks Grundforskningsfond.