Lige siden mennesker lærte, at Mælkevejen ikke var unik eller alene på nattehimlen, har astronomer og kosmologer forsøgt at finde ud af, hvor mange galakser der er i universet. Og indtil for nylig troede vores største videnskabelige sind, at de havde en ret god idé - mellem 100 og 200 milliarder.
En ny undersøgelse produceret af forskere fra Storbritannien har imidlertid afsløret noget overraskende ved universet. Ved hjælp af Hubbles Deep Field-billeder og data fra andre teleskoper har de konkluderet, at disse tidligere estimater var slukket med en faktor på omkring 10. Universet, som det viser sig, kan have haft op til 2 billioner galakser i det i løbet af dets historie.
Under ledelse af prof. Christopher Conselice fra University of Nottingham, UK, kombinerede teamet billeder taget af Hubble-rumteleskopet med andre offentliggjorte data for at producere et 3D-kort over universet. De indarbejdede derefter en række nye matematiske modeller, der gjorde det muligt for dem at udlede eksistensen af galakser, som ikke er lyse nok til at blive observeret af aktuelle instrumenter.
Ved hjælp af disse begyndte de derefter at gennemgå, hvordan galakser har udviklet sig i løbet af de sidste 13 milliarder år. Hvad de lærte var ganske fascinerende. For det første observerede de, at fordelingen af galakser gennem universets historie ikke var engang. Hvad mere er, de fandt ud af, at for at alt i deres beregninger skulle tilføjes, måtte der være 10 gange flere galakser i det tidlige univers end tidligere antaget.
De fleste af disse galakser ville svare til masse i satellitgalakser, der er blevet observeret omkring Mælkevejen, og ville være for svage til at blive opdaget med dagens instrumenter. Med andre ord har astronomer kun været i stand til at se ca. 10% af det tidlige univers indtil nu, fordi de fleste af dets galakser var for små og svage til at være synlige.
Som prof. Conselice forklarede i en Hubble Science-udgivelse, kan det hjælpe med at løse en langvarig debat om universets struktur:
”Disse resultater er magtfulde bevis for, at der har fundet en betydelig galakseudvikling sted gennem universets historie, hvilket dramatisk reducerede antallet af galakser gennem fusioner mellem dem og dermed reducerede deres samlede antal. Dette giver os en verifikation af den såkaldte top-down dannelse af struktur i universet. ”
For at nedbryde den siger "top-down-modellen" af galaksdannelse, at galakser dannet af enorme gasskyer, der er større end de resulterende galakser. Disse skyer begyndte at kollapse, fordi deres indre tyngdekraft var stærkere end trykket i skyen. Baseret på den hastighed, hvormed gasskyerne drejede, dannede de enten en spiral eller en elliptisk galakse.
I modsætning hertil angiver ”bottom-up-modellen”, at galakser dannet i det tidlige univers på grund af sammenlægning af mindre klumper, der var omkring størrelsen af kugleformede klynger. Disse galakser kunne derefter være trukket ind i klynger og superklynger af deres gensidige tyngdekraft.
Ud over at hjælpe med at løse denne debat tilbyder denne undersøgelse også en mulig løsning på Olbers 'paradox (også kaldet "det mørke nattehimmel-paradoks"). Dette paradoks, der er opkaldt efter den tyske astronom Heinrich Wilhelm Olbers fra det 18. / 19. århundrede, adresserer spørgsmålet om hvorfor - i betragtning af universets vidde og al den lysende sag deri - er himlen mørk om natten?
Baseret på deres resultater har det britiske team antaget, at selv om hvert punkt på nattehimlen indeholder en del af en galakse, er de fleste af dem usynlige for det menneskelige øje og moderne teleskoper. Dette skyldes en kombination af faktorer, der inkluderer virkningerne af kosmisk rødskift, det faktum, at universet er dynamisk (dvs. altid ekspanderende) og absorptionen af lys fra kosmisk støv og gas.
Naturligvis vil der være behov for fremtidige missioner for at bekræfte eksistensen af alle disse usete galakser. Og i den henseende ser Conselice og hans kolleger fremtidige missioner - dem, der er i stand til at observere stjerner og galakser i det ikke-synlige spektrum - for at få det til.
”Det svækker sindet, at over 90 procent af galakserne i universet endnu ikke er blevet undersøgt,” tilføjede han. ”Hvem ved, hvilke interessante egenskaber vi vil finde, når vi opdager disse galakser med fremtidige generationer af teleskoper? I den nærmeste fremtid vil James Webb-rumteleskopet kunne studere disse ultra-svage galakser. ”
At forstå hvor mange galakser der har eksisteret over tid er et grundlæggende aspekt af forståelsen af universet som helhed. Med hver bestående undersøgelse, der forsøger at løse, hvad vi kan se med vores nuværende kosmologiske modeller, kommer vi så meget nærmere!
Og sørg for at nyde denne video om nogle af Hubbles mest fantastiske billeder, takket være HubbleESA:
