Astronomer har opdaget to enormt fjerne og umådeligt gamle galakser, som hidtil har ligget skjult bag et slør af kosmisk støv. De har derfor været usynlige for vores teleskoper indtil nu, hvor vi har fået teknologien til at se dem.
Og det kan vise sig, at mellem 10 og 20 procent af alle universets tidlige galakser ligeledes kan være skjult bag kosmisk støv, konkluderer et nyt studie i Nature, hvor astronomer, heriblandt en fra det danske DAWN-samarbejde, har bidraget.
»Vores opdagelse viser, at op mod hver femte dannede galakse i det tidlige univers måske mangler på vores kosmiske landkort,« fortæller lektor Pascal Oesch fra Cosmic Dawn Center på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet, i en pressemeddelelse.
Disse skjulte galakser, som er 13 milliarder år gamle, kan være den manglende ingrediens i vores forståelse af det, astronomerne kalder ‘det kosmiske daggry’.
Det kosmiske daggry fandt sted i det tidlige univers og det var her, de første stjerner og galakser blev til og lyste universet op, siger astrofysiker Max Stritzinger, som har set på studiet for Videnskab.dk.
Indtil videre har vi nemlig ikke kunnet finde nok galakser til at forklare, hvor al energien i det kosmiske daggry kommer fra.
»Det er et stort skridt fremad, hvor de har været i stand til at identificere en potentiel ny kilde, som kan forklare denne uoverensstemmelse mellem, hvad vi observerer, og hvad vores modeller forudsiger,« uddyber Max Stritzinger, som er lektor på Institut for Fysik og Astronomi ved Aarhus Universitet.
\ Læs mere
Radioteleskoper løfter sløret
Fordi galakserne er så langt væk, og fordi det meste af lyset fra galakserne blev skærmet af det kosmiske støv, er det kun en meget snæver frekvens af radiobølger, som afslører deres eksistens.
Teleskoper som Hubble Space Telescope, der hovedsageligt observerer i synligt lys, kan ikke opfange disse svage signaler.
Det var derfor med hjælp fra det særligt følsomme radioteleskop ALMA (Atacama Large Millimeter Array) i Chile, at astronomerne opdagede de to galakser.
»Vi kiggede på nogle store galakser, som vi allerede vidste eksisterede gennem Hubble-teleskopet, og så opdagede vi, at to af galakserne havde en nabo hver, som vi ikke
forventede ville være der,« uddyber Pascal Oesch i pressemeddelelsen.
Stammer fra det unge univers
Når vi beskuer de to galakser i dag, ser vi dem faktisk, som de så ud for cirka 13 milliarder år siden. Det er den tid, det har taget radiobølgerne fra galakserne at nå frem til os.
Det vil sige, at de to galakser var til stede i det helt unge univers, som dengang var spæde 350 millioner år gammelt - midt i en periode kendt som universets mørke æra, forklarer Max Stritzinger.
Modsat det gennemsigtige og stjernespækkede univers, vi kender i dag, hvis lys vi kan se overalt på en klar nattehimmel, var universet dengang dækket af en altomfattende tåge af hydrogen-molekyler, der opslugte alt synligt lys og gjorde det unge kosmos uigennemsigtigt.
Over de næste mange hundrede millioner år begyndte de første stjerner at blive født, som med tiden blev til de første galakser - det kosmiske daggry.
Galakserne lyste så stærkt og afgav så meget energi i form af ultraviolet stråling, at det 'brændte' igennem hydrogen-tågen - en proces, som kaldes reioniseringen.
\ Læs mere
Den manglende brik i det kosmiske daggry
Indtil nu har astronomerne antaget, at de primære drivkræfter bag universets reionisering var to typer galakser, som producerer store mængder ultraviolet lys:
- Kvasarer, en type galakse med et supermassivt sort hul i midten.
- Unge galakser, hvor der stadig foregår hyppig stjernedannelse.
Der er bare ét problem: Astronomerne kan ikke finde nok af disse typer galakser i universet til at forklare reioniseringen.
Vores modeller af universets udvikling er et evigt kapløb mellem det, vores teorier fortæller os, og det, vores observationer viser.
»Det lader ikke til, at disse to typer galakser tilsammen kan producere nok energi til at reionisere universet så hurtigt, som vores modeller forudsiger det. Så der er formentlig noget andet derude, der bidrager til det,«
Og det er her, de støvskjulte galakser spiller ind. Astronomerne bag studiet fortæller netop, at der kan have været op mod 25 procent flere galakser i det tidlige univers, end vi troede, og som vi har overset, fordi de var skjulte.
Det kan være nok til at bidrage med meget af - hvis ikke al - den krævede energi til reioniseringen, som tidligere har manglet fra regnestykket, siger Max Stritzinger.
»Det er rigtig fedt, fordi det udfylder ligesom det her hul i vores forståelse,« uddyber han og fortsætter:
»De (astronomerne, red.) er nødt til at finde flere af disse kilder, men i fremtiden vil de formentligt være i stand til at fortælle præcis, hvor meget disse galakser bidrager til den kosmiske reionisering. Måske bidrager de præcis nok. Det vil tiden vise.«
Superteleskop vil fortælle os mere
Astronomerne kommer ikke til at skulle løfte denne opgave med ALMA alene. De kommer til at få hjælp fra astronomiens store fremtidshåb, James Webb-rumteleskopet.
»Næste skridt er at identificere de galakser, vi har overset, for der er langt flere, end vi troede. Og her bliver James Webb-rumteleskopet et kæmpe skridt fremad,« siger Pascal Oesch i pressemeddelelsen og fortsætter:
»Det bliver meget mere følsomt og kan undersøge længere bølgelængder, så vi burde kunne se disse skjulte galakser langt nemmere.«
Hvis alt går efter planen, bliver James Webb-rumteleskopet, efter mange forsinkelser, sendt i kredsløb om Jorden 18. december 2021. Med sit kæmpe spejl og nye teknik kan superteleskopet lave meget mere detaljerede observationer end forgængeren Hubble.
Og det er netop teknologiske fremskridt som disse, der gør, at vores forståelse af universets historie overhovedet kan skride frem, fortæller Max Stritzinger.
»Det er det, der er fedt ved hele dette emne. Det er virkelig drevet af ny teknologi, og uden den ville det aldrig være kommet særligt langt.«
