Hvordan så universet ud tidligt i sin historie, kun 500 millioner år efter Big Bang? I øjeblikket har vi ingen mulighed for rent faktisk at "se" tilbage så langt med vores teleskoper, men kosmologer fra Durham University i England har brugt en computersimulering til at forudsige, hvordan det meget tidlige univers ville have vist sig. Billederne skildrer den ”kosmiske daggry” og beregner dannelsen af de første store galakser. Simuleringen forsøger også at skelne den rolle, som mørkt stof spillede i galaksdannelse. ”Vi ser effektivt tilbage i tiden og ved at gøre det håber vi at lære, hvordan galakser som vores egne blev lavet, og at forstå mere om mørk stof,” sagde Alvaro Orsi, hovedforfatter af studien fra Durham University's Institute for Computational Cosmology (ICC) ). ”Tilstedeværelsen af mørkt stof er nøglen til at opbygge galakser - uden mørk stof ville vi ikke være her i dag.”
På de billeder, der er produceret ved computersimuleringen, repræsenterer de grønne hvirvler mørkt stof, som forskerne siger er en vigtig ingrediens i galaksdannelse, mens cirklerne viser stjernedannelsesfrekvensen i galakser. De forskellige farvecirkler repræsenterer den varierende lysstyrke i stjernedannelse, hvor gul er lysest. Det øverste billede portrætterer universet, som det var 590 millioner år efter Big Bang, og billedet nedenfor viser universet 1 milliard år efter Big Bang, da stjerneformationsrater begynder at løbe op.
De allerførste galakser blev skabt på grund af rester af massive stjerner, som døde eksplosivt kort efter universets begyndelse. Durham-beregningen forudsiger, hvor disse galakser vises, og hvordan de udvikler sig til i dag, over 13 milliarder år senere. Selvom galakserne i dag er større, danner de ikke stjerner lige så hurtigt som tidligere. ”Vores forskning forudsiger, hvilke galakser, der vokser gennem dannelsen af stjerner på forskellige tidspunkter i universets historie, og hvordan disse forholder sig til den mørke sag,” sagde medforfatter Dr. Carlton Baugh. "Vi giver computeren, hvad vi mener er opskriften på galaksdannelse, og vi ser, hvad der produceres, som derefter testes mod observationer af virkelige galakser."
Den massive simulering viser, hvordan strukturer vokser i mørkt stof med en model, der viser, hvordan normal stof, såsom gas, opfører sig for at forudsige, hvordan galakser vokser. Gas mærker tyngdekraften fra mørkt stof og opvarmes før afkøling ved at frigive stråling og omdanne til stjerner. Simuleringsbillederne viser, hvilke galakser der danner stjerner mest kraftigt på et givet tidspunkt. Billedet herunder viser universet 1,9 milliarder år efter Big Bang, en meget aktiv tid med stjernedannelser i galakser.
Beregningerne af Durham-teamet, støttet af forskere ved Universidad Catolica i Santiago, Chile, kan testes mod nye observationer, der når tilbage til tidlige stadier i universets historie næsten en milliard år efter Big Bang. Professor Keith Mason, administrerende direktør for Rådet for videnskab og teknologi, sagde: ”Computational kosmologi spiller en vigtig rolle i vores forståelse af universet. Disse simuleringer tillader os ikke kun at se tilbage i tiden til det tidlige univers, men de supplerer vores astronomers arbejde og observationer. ”
Dette billede viser Space Magazine, 13,6 milliarder år efter Big Bang. Galakser danner ikke stjerner så hurtigt nu som før.
Holdet håber, at yderligere undersøgelser og simuleringer af virkningerne af mørkt stof på galakser vil hjælpe astronomer med at lære mere om, hvad dette allestedsnærværende stof er.
Kilde: Science and Technology Facility Council
Institut for Computational Cosmology, Durham University
Institut for Fysik, Durham University
