Kosmisk mysterie: Galakser fra universets barndom ser langt større ud, end de burde være
James Webb-teleskopets fund af nogle af universets ældste galakser har vakt furore blandt forskere - og åbnet et helt nyt mysterium.
Kosmisk mysterie: Galakser fra Universets barndom ser langt større ud, end de burde være

Tyngdekraften alene vil ikke kunne skabe så store og samtidig så unge galakser som dem, James Webb har fundet. Noget andet, uden for vores viden, må have spillet ind, mener forskere - hvis altså astronomernes umiddelbare vurdering viser sig at holde stik. (Billede: Adriana Manrique Gutierrez, NASA) 

Tyngdekraften alene vil ikke kunne skabe så store og samtidig så unge galakser som dem, James Webb har fundet. Noget andet, uden for vores viden, må have spillet ind, mener forskere - hvis altså astronomernes umiddelbare vurdering viser sig at holde stik. (Billede: Adriana Manrique Gutierrez, NASA) 

Det er kun lidt over en måned siden, James Webb-teleskopet foldede sine spejle ud og sendte os de første billeder af nogle af de dybeste og ældste afkroge af Universet. 

Billeder af fjerne konstellationer og kosmiske stjernelandskaber har taget pusten fra lægmænd såvel som astronomer, og flere gange har teleskopet tilsyneladende slået sin egen rekord for ældste observerede galakse nogensinde. 

Kosmisk mysterie: Galakser fra Universets barndom ser langt større ud, end de burde være

11. juli 2022 kunne den amerikanske president, Joe Biden, præsentere det allerførste billede fra James Webb-teleskopet, vist her. Billedet viser en galaksehob, som den så ud for 4,6 milliarder år siden. (Billede: NASA, ESA, CSA, og STScI)

Men selvom det på mange måder er fantastisk, har de mange fund også fået astronomerne til at klø sig i hovedet.

Galakserne fra universets spæde år er nemlig langt større - og langt mere talrige - end de burde være ifølge vores nuværende forståelse af, hvordan universet udvikler sig, lyder det fra flere forskere.    

»Galakserne, som stammer fra 200 til 300 millioner år efter Big Bang, burde ikke have haft tid til at vokse sig så store, som de tilsyneladende er,« siger Peter Laursen fra The Cosmic Dawn Center til Videnskab.dk.

»Det passer simpelthen ikke med de modeller, vi har.«

Det kan betyde en ud af to ting, fortæller astronomen: 

Enten skal vi til at revidere vores modeller for, hvordan universet udvikler og indretter sig, hvilket ville betyde et decideret paradigmeskift i kosmologien. Det ville i samme ombæring også betyde, at vi må lave om på vores forståelse af størstedelen af Universets materiale, nemlig mørkt stof.

Kosmisk mysterie: Galakser fra Universets barndom ser langt større ud, end de burde være

Galaksen GLASS-z11, set gennem et filter som kun transmitterer infrarødt lys med bølgelængden 3,5 mikrometer. Mørkere farve betyder mere lys. Lyset fra galaksen anslåes til at stamme fra omkring 400 millioner år efter Big Bang. (Billede: Rohan Naidu & Pascal Oesch)

Eller også er astronomernes fortolkning af dataen forkert. Og det er der faktisk en ikke helt ubetydeligt risiko for, så derfor tager vi dette scenarie først: 

Galaksers afstand og universets alder hænger sammen

Der er nemlig flere ting, som skal dobbelttjekkes, inden vi begynder at skrive lærebøgerne om, fortæller Peter Laursen til Videnskab.dk.  

En af disse er, om galakserne, James Webb har observeret, faktisk ses i så fjern en fortid, som det umiddelbart ser ud til. 

Her er det først vigtigt at slå fast, at en galakses afstand til os og universets alder på det tidspunkt, vi ser dem, hænger sammen. Det er, fordi lyset har brugt længere tid på at rejse ned til os, jo længere væk galaksen ligger. De fjerneste galakser ser vi således længst tilbage i tiden.

Måden, man måler galaksers afstand fra os, og dermed også deres alder, er ved at kigge på det lys, de udsender. Desto rødere lyset er, desto længere væk er lysets kilde. 

Fænomenet kaldes rødforskydning, og du kan læse en uddybende forklaring i faktaboksen herunder.

Hvad er rødforskydning?

Når lys rejser gennem et univers, som udvider sig, vil lyset selv 'udvide' sig:

Dets bølgelængde bliver længere, og dermed bliver dets farve rødere og rødere, jo længere tid det rejser.

Lyset fra de allerfjerneste galakser er rødforskudt helt ud i det meget langbølgede infrarøde lys, hvilket James Webb er designet til at kunne se.

Når James Webb-teleskopet kaster sit blik ud i universet, ligner det ved første øjekast, at de fundne galakser er meget fjerne - helt tilbage fra 200 - 300 millioner år efter Big Bang. Til sammenligning er universet 13,8 milliarder år gammelt.

Men der er et ‘men’. 

‘Støvede’ galakser

For der er også andre ting, der kan få lyset til at blive rødt i en galakse:

Enten kan en galakse være støvet.

Når stjerner dør, laver de stoffer, der kan samle sig til støv. Dette støv suger noget af lyset til sig, men det suger i højere grad det kortbølgede, blå lys end det langbølgede, røde lys. 

På den måde kan en særlig støvet galakse fremstå rød og dermed altså fjernere, end den egentlig er.

 

 

‘Strangulerede’ galakser

En anden forklaring på, at en galakse fremstår rød, kan være, at galaksen er stoppet med at producere nye stjerner.

Det sker, hvis de første stjerner i en galakse suger al den tilgængelige gas til sig og intet efterlader til nye stjerner. 

Fordi små røde stjerner har længere levetid end de store og mere blålige stjerner, så kan farven for den samlede galakse blive mere rød over tid.

Galaksen er dermed ikke rød, fordi den er gammel og langt væk - men fordi stjernerne i galaksen er rødere. 

En blåhval i en spand vand

En tredje forklaring, der kan have ledt astronomerne på afveje, har heller ikke ikke noget med rødforskydning at gøre.

Den lyder til gengæld på, at astronomerne simpelthen har været enormt heldige med, hvor de har peget teleskopet hen. 

Galakser i den størrelsesorden og i den alder er nemlig ikke umulige ud fra de modeller, vi har. 

Der burde bare ikke være så mange af dem. 

»Populationen af galakser er på en måde analog med bestanden af dyr i havet. Der er meget plankton, færre fisk og meget få blåhvaler,« fortæller Gabriel Brammer, Lektor ved The Cosmic Dawn Center, i en nyhed på The Cosmic Dawn Centers hjemmeside.

»At finde en blåhval er ikke i sig selv umuligt, men at tage en tilfældig spand vand og at finde en blåhval er ret bemærkelsesværdigt.«

graf over galaksers masse og alder

Illustration af de rapporterede galaksers masser og universets alder. Desto højere galaksen ligger på grafen, desto tungere er den. Desto længere mod højre den ligger, desto tidligere ser vi den. Indenfor den bredt accepterede forståelse af universet — den såkladte ΛCDM-model — burde galakser ikke kunne ligge i det røde område, fordi de har vokset sig for store på for kort tid. (Illustration: Rohan Naidu, Pascal Oesch & Peter Laursen.)

Ville ændre vores ide om mørkt stof 

Skulle det imidlertid vise sig, at galakserne i virkeligheden er så store og så gamle, som de umiddelbart ser ud til, ville det »smadre vores model for universets struktur og udvikling,« fortæller Charles Steinhardt, lektor på The Cosmic Dawn Center. 

»Hvis målingerne fra James Webb holder, ville det være fantastisk,« mener han. 

»Så mange store galakser så tidligt i universets levetid kan ikke ske med tyngdekraft alene. Det ville indikere en hidtil ukendt egenskab inden for fysikken - eller måske endda en helt ny naturkraft, vi ikke har kendt til endnu,« fortæller Charles Steinhardt. 

En udbredt model for universets udvikling, kaldet ΛCDM-modellen (Lambda koldt mørkt stof-modellen), bygger på, at langt størstedelen af det materiale, der findes i universet, er såkaldt mørkt stof.

Vi kan hverken se eller røre mørkt stof. Vi ved kun, det findes, fordi vi kan se effekten af dets tyngdekraft. 

Faktisk ville vores univers ikke hænge sammen, hvis det ikke var for mørkt stof og dets tyngdekraft, og astronomer mener at fem sjettedele af al materiale i universet er mørkt stof, fortæller Charles Steinhardt. 

Men hvis vi skulle til at revidere ΛCDM-modellen, ville det være det mørke stof, der stod for skud, tilføjer han

»Ligesom elektromagnetisme kun påvirker elektrisk ladede partikler, kunne en eventuel ny naturkraft muligvis kun påvirke mørkt stof,« foreslår Charles Steinhardt. 

»Under alle omstændigheder ville det være spændende, for vi ville endelig blive klogere på mørkt stof, som vi ellers ikke ved noget som helst om.«

Kosmisk mysterie: Galakser fra Universets barndom ser langt større ud, end de burde være

Under alle omstændigheder vil ΛCDM-modellen blive brudt på et tidspunkt, mens vi lærer mere om mørkt stof, fortæller Charles Steinhardt. Han tror, James Webb inden for de næste år vil spille en rolle i dette. (Billede: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez)

Tror ikke, vurderingerne holder stik 

Mere dybdegående og sikre undersøgelser af galakserne er undervejs, fortæller Peter Laursen.

Allerede nu kan man på internettet finde en række studier baseret på James Webb-teleskopets fund. Men studierne skal læses med store forbehold, fordi de endnu ikke har gennemgået den såkaldte peer review-proces, hvor uafhængige forskere kvalitetstjekker dem - læs mere om peer review her.

»Inden for de næste par uger er rapporterne peer-reviewed, og så har vi i hvert fald sikret os, at der ikke er tale om dumme regnefejl eller forkerte teknikker,« siger Peter Laursen til Videnskab.dk.

»Og i slutningen af året vil vi højst sandsynligt også kunne sige noget mere sikkert om, hvorvidt galakserne virkelig er så fjerne. Med tiden får vi dybere og dermed mere robuste billeder. Men det afgørende punkt bliver, når vi får taget billeder af galaksernes spekter, det vil sige de præcise bølgelængder af deres lys,« fortæller Peter Laursen.

»Med disse mere tidskrævende observationer vil vi kunne måle deres afstand præcist. Faktisk har nogle af mine kolleger ansøgt om, at få lov til at springe teleskop-køen over til at bruge James Webb til netop dét.« 

Hverken Charles Steinhardt eller Peter Laursen har dog meget tiltro til, at vurderingerne af James Webbs galaksers alder eller størrelse kommer til at holde stik, i hvert fald ikke dem alle. 

»Jeg tror helt sikker, vi skal skrotte ΛCDM-modellen på et tidspunkt, men nok ikke endnu,« siger Charles Steinhardt.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's videojournalister med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.

Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs om de utrolige billeder af Jupiter her.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Hej! Vi vil gerne fortælle dig lidt om os selv

Nu hvor du er nået helt herned på vores hjemmeside, er det vist på tide, at vi introducerer os.

Vi hedder Videnskab.dk, kom til verden i 2008 og er siden vokset til at blive Danmarks største videnskabsmedie med over en halv million brugere om måneden.

Vores uafhængige redaktion leverer dagligt gratis forskningsnyheder og andet prisvindende indhold, der med solidt afsæt i videnskabens verden forsøger at give dig aha-oplevelser og væbne dig mod misinformation.

Vores journalister fortæller historier om både kultur, astronomi, sundhed, klima, filosofi og al anden god videnskab indimellem - i form af artikler, podcasts, YouTube-videoer og indhold på sociale medier.

Vi stiller meget høje krav til, hvordan vi finder og laver vores historier. Vi har lavet et manifest med gode råd til at finde troværdig information, og vi modtog i 2021 en fornem pris for vores guide til god, kritisk videnskabsjournalistik.

Vores redaktion gør en dyd ud af at få uafhængige forskere til at bedømme betydningen af nye studier, og alle interviewede forskere citat- og faktatjekker vores artikler før publicering.

Hvis du går rundt og undrer dig over stort eller småt, vil vi elske at høre fra dig og forsøge at give dig svar med forskernes hjælp. Send bare dit spørgsmål til vores brevkasse Spørg Videnskaben.

Vi håber, at du vil følge med i forskningens forunderlige opdagelser her på Videnskab.dk.

Få et af vores gratis nyhedsbreve sendt til din indbakke. Du kan også følge os på sociale medier: Facebook, Twitter, Instagram, YouTube eller LinkedIn.

Med venlig hilsen

Videnskab.dk