I årtier har astronomer forsøgt at se så vidt de kan ind i det dybe univers. Ved at observere kosmos, som det var kort efter Big Bang, håber astrofysikere og kosmologer at lære alt, hvad de kan, om den tidlige dannelse af universet og dets efterfølgende udvikling. Takket være instrumenter som Hubble-rumteleskop, astronomer har været i stand til at se dele af universet, der tidligere var utilgængelige.
Men selv den ærverdige Hubble er ikke i stand til at se alt, hvad der fandt sted under det tidlige univers. Ved hjælp af den kombinerede magt fra nogle af de nyeste astronomiske observatorier fra hele verden observerede et team af internationale astronomer ledet af Tokyo University's Institute of Astronomy 39 tidligere uopdagede gamle galakser, et fund, der kunne have store konsekvenser for astronomi og kosmologi.
Holdet bag opdagelsen inkluderede medlemmer fra Tokyo Universitys Institut for Astronomi, det franske nationale center for videnskabelig forskning (CNRS), Anhui Normal University i Kina, University of Ludwig-Maximilians i München, National Astronomical Observatories of China og the Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA) i Taiwan. Deres forskning kom ud i 7. august. Nummer af Natur.
Opdage det "usynlige"
For at sige det enkelt, de tidligst mulige galakser i universet har forblevet usynlige indtil nu, fordi deres lys er meget svagt og forekommer ved lange bølgelængder, som ikke kan påvises af Hubble. Holdet
Den opdagelse, der resulterede, var ikke kun hidtil uset, men opdagelsen af disse mange galakser af denne type trodser de nuværende kosmologiske modeller. Som Tao Wang, en forsker fra AISAA og en medforfatter til undersøgelsen, forklarede:
”Dette er første gang, at en så stor population af massive galakser blev bekræftet i løbet af de første 2 milliarder år i universets 13,7-milliarder år lange liv. Disse var tidligere usynlige for os. Denne konstatering strider mod de nuværende modeller for den periode med kosmisk udvikling og vil hjælpe med at tilføje nogle detaljer, som der mangler indtil nu. ”
Disse galakser, selvom de var de største, der eksisterede på det tidspunkt, var stadig meget vanskelige at få øje på. Meget af grunden har at gøre med, i hvilket omfang deres lys er blevet strækket af universets udvidelse. I hverdagens astronomi
Dette gør det muligt for astronomer ikke kun at fortælle, hvor langt et objekt er, men hvordan det objekt så ud i fortiden. Men når man ser på universets aller tidligste epoke (for over 13 milliarder år siden), strækker den enorme afstand bølgelængden af synligt lys til det punkt, hvor det ikke længere er inden for det synlige lys domæne og bliver infrarødt.
En anden grund til, at disse galakser er vanskelige at få øje på, er, at større galakser har en tendens til at være indhyllet i støv, især når de stadig er i de tidlige dele af deres dannelse. Dette har en tendens til at skjule dem mere end deres mindre galaktiske kolleger. Af disse grunde var der en vis mistanke om, at disse galakser ikke var så gamle, som holdet antydede. Som Wang angav:
”Det var svært at overbevise vores kammerater om, at disse galakser var så gamle, som vi havde mistanke om at de var. Vores oprindelige mistanke om deres eksistens kom fra Spitzer-rumteleskopets infrarøde data. Men ALMA har skarpe øjne og afslørede detaljer ved submillimeterbølgelængder, den bedste bølgelængde til at kigge gennem støv til stede i det tidlige univers. Alligevel krævede det yderligere data fra det fantasifulde navngivne Very Large Telescope i Chile for virkelig at bevise, at vi så gamle, store galakser, hvor ingen var set før. ”
Hvad betyder dette for astronomi?
Da opdagelsen af disse galakser trosser vores nuværende kosmologiske modeller, har holdets fund naturligvis nogle betydelige konsekvenser for astronomer. Som Kotaro Kohno, en professor ved Institut for Astronomi og en medforfatter til studiet, forklarede:
”Jo mere massiv en galakse, jo mere massiv er det supermassive sorte hul i hjertet. Så undersøgelsen af disse galakser og deres udvikling vil fortælle os mere om udviklingen af supermassive sorte huller, ”tilføjede Kohno. ”Massive galakser er også tæt forbundet med fordelingen af usynlige mørke stoffer. Dette spiller en rolle i udformningen af strukturer og distribution af galakser. Teoretiske forskere bliver nødt til at opdatere deres teorier nu. ”
Et andet interessant fund var måderne, hvorpå disse 39 gamle galakser adskiller sig fra vores egne. Til at begynde med havde disse galakser en højere tæthed af stjerner end Mælkevejen gør i dag; hvilket betyder, at hvis vores galakse var ens, ville stargazers se noget meget anderledes, når de kiggede op på nattehimlen.
”For det første ville nattehimlen fremstå langt mere majestætisk. Den større stjernetæthed betyder, at der ville være mange flere stjerner i nærheden af at virke større og lysere, ”sagde Wang. ”Omvendt betyder den store mængde støv, at fjernere stjerner ville være langt mindre synlige, så baggrunden for disse lyse nære stjerner kan være et stort mørkt tomrum.”
Da dette er første gang, at en galaktisk befolkning af denne art bliver opdaget, ser astronomer frem til, hvad de ellers kunne finde. Som det står, er selv ALMA ikke sofistikeret nok til at undersøge de kemiske sammensætninger og stjernestande populationer af disse galakser. Imidlertid vil næste generations observatorier have opløsningen for astrnomerer til at gennemføre disse undersøgelser.
Disse inkluderer James Webb-rumteleskopet, som i øjeblikket er beregnet til lancering i 2021. Jordbaserede observatorier som ESOs ekstremt store teleskop (ELT), Thirty Meter Telescope (TMT) og Giant Magellan Telescope (GMT) er også sandsynligvis spiller en vigtig rolle.
Det er en spændende tid for astronomer og kosmologer. Nogensinde så langsomt skrælmer de et andet lag af universet tilbage for at se, hvilke hemmeligheder der lurer under!
