Artikkel

På sporet av de første stjernene

Illustrasjon av dannelsen av de første stjernene i universet
Illustrasjon av hvordan det så ut i universet under de første soldannelsene. Nå kan oppdagelsen av en fjern galakse fortelle oss mer om hvordan lyset ble til i universet. Illustrasjon: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC).

På sporet av de første stjernene

Astrofysiker Håkon Dahle og hans team har lokalisert en galakse hele 11 mrd. lysår unna. Galaksen er spesiell fordi den er uvanlig lyssterk og kan derfor avsløre nye hemmeligheter om universet. Blant annet hvordan universets første stjerner ble dannet. 
AstrofysikerHåkon Dahle
Håkon Dahle er spissen av et stort internasjonalt team som har lokalisert en ny galakse ved hjelp av gravitasjonslinsing. Foto: Espen Haakstad/UiO

Allerede på et bilde av en del av universet fra 1976 kunne man se en formasjon som man antok var en rekke på 7 stjerner i vår egen galakse. Det krumme avlange avtrykket har imidlertid vist seg å være noe helt annet. Nemlig en svært lyssterk galakse.

– Det er egentlig helt uhørt å se noe så fantastisk langt borte så tydelig. Hadde galaksen vært lyssterk nok kunne vi sett den med det blotte øye på nattehimmelen som et legeme på størrelse med Venus! Dette er en unik mulighet til å forstå mer om universets utvikling, sier Dahle.

Denne måneden presenterer Håkon Dahle og hans team av astrofysikere oppdagelsen i en artikkel i Astronomy and Astrophysics. Forskningsartikkelen kan du lese her.

Mulighet til å se de «første» stjernene

Galaksen er ikke den som er lengst unna. Vi har klart å observere galakser enda lengre unna tidligere, men aldri før har vi sett en galakse så langt unna så tydelig.

– Den er veldig langt unna, men den kan likevel studeres i detalj. Det gjør jo at vi kan hente massevis av ny informasjon!

Ny informasjon som gjør at vi kan forstå universet og universets utvikling bedre.

– Å studere denne galaksen gir oss en unik mulighet til å studere hvordan de første stjernene i universet ble dannet. Vi har tidligere ikke hatt mulighet til å studere slike stjerner i galakser så ekstremt langt unna, sier Dahle.

Når vi studerer denne galaksen ser vi 11 milliarder år tilbake i tid da universet var 2.8 milliarder år gammelt. Universet er i dag 13.8 milliarder år gammelt.

Mesteparten av stjernedannelsen i universet skjedde da universet var mellom 2 og 5 milliarder år gammelt. Skal vi forstå hvordan galakser har utviklet seg gjennom universets historie, må vi vite hvordan denne stjernedannelsen skjedde. Nå har vi muligheten!

– Det dreier seg også om en type stjerner som er dannet av lettere grunnstoff enn det vi er kjenner hos stjerner nærmere oss, som ble dannet mye senere. Disse «ur-stjernene» mangler vi informasjon om.

– Så tidlig i universets historie består universet nesten utelukkende av hydrogen og helium. Vi kan nå studere nettopp hvordan disse grunnstoffene dannet de første stjernene. Det er uhyre interessant og kan åpne opp for oppdagelser vi enda ikke kan forestille oss.

Det kosmiske forstørrelsesglass

Illustrasjon av gravitasjonslinsing av galakser
Illustrasjon av hvordan gravitasjonslinsing fungerer. Foto: ESA/NASA

Grunnen til at vi kan se denne fjerne galaksen så tydelig kommer hovedsakelig av et fenomen som heter gravitasjonslinsing.

Gravitasjonslinsing er når lys fra fjerne galakser blir avbøyd i tyngdefeltet til massive objekter som galakser og galaksehoper. Lyset blir på en måte presset sammen og fokusert mot oss. Det gjør at bildet av fjerne galakser blir forstørret.

Dette fenomenet gjør det mulig å se svakere og fjernere galakser enn man ellers ville kunne se.

– Kall det gjerne gravitasjonslinsing for vårt kosmiske forstørrelsesglass! Uten dette fenomenet ville det vært umulig å se objekter så langt unna, sier Dahle.

Og lyset fra denne spesielle galaksen har blitt gravitasjonslinset av en svært massiv galaksehop og dermed blitt ekstra forstørret. I tillegg er den i utgangspunktet mer lyssterk enn de fleste andre galakser.

– Den høye lysstyrken skyldes en heldig kombinasjon av at galaksen er uvanlig kraftig forstørret av gravitasjonslinseeffekten og at den er usedvanlig lyssterk i utgangspunktet. Galaksen er lyssterk i seg selv fordi den inneholder mange lyssterke unge stjerner. I denne galaksen dannes det nye stjerner i et 100 ganger større tempo enn i vår egen galakse.

Peket ut av Planck

Selv på de dypeste bildene av universet som er tatt med Hubble-teleskopet vil bare en av tusen galakser være sterkt gravitasjonslinset. Fenomenet er ofte spektakulært, de sterkt linsede galaksene kan ta form av lysende buer eller man kan se flere bilder av samme objekt på himmelen.

Grunnen til dette er at gravitasjonslinseeffekten også forvrenger bildet. I tillegg kan lyset ta flere forskjellige veier gjennom linsen og dermed dukker det opp flere steder.

Det er dette som gjør at den sterkt gravitasjonslinsede galaksen ikke er oppdaget før.

– Det var ikke før romteleskopet Planck pekte ut kandidater til nye galaksehoper at vi kom på sporet. Da fant vi selve linsen bak gravitasjonslinsingen og skjønte at den linsebuen vi ser på bildene faktisk er en ekstremt fjern galakse.

Hele oppdagelsen kommer på en måte i kjølvannet av jobbingen med data fra Planck-teleskopet.

– De fleste av oss som nå jobber på dette prosjektet er folk som tidligere har jobbet med data fra Planck.

Sikler etter bedre teleskoper

Muligheten til å få vite mer om galakser så langt unna har et uant potensial.

– Det er så mye vi ikke vet! Vi har ikke tidligere kunnet se hvordan de fysiske forholdene varierer fra sted til sted innenfor hver galakse, blant annet fordelingen av gass, støv, gamle og unge stjerner, vinder, kjemisk sammensetning, for å nevne noen. Denne oppdagelsen gir oss den klart beste anledningen til å studere i detalj hvordan de fysiske forholdene varierer fra sted til sted innad i en galakse, forteller Dahle.

Og for å vite mer ønsker gruppen observasjonstid ved de beste teleskopene på bakken og i verdensrommet.

– Vi har søkt om observasjonstid ved en lang rekke teleskoper for å studere den linsede galaksen i større detalj enn vi gjør allerede. Hubble-teleskopet vil for eksempel kunne gi femten ganger skarpere bilder. Og man kan bare tenke seg de fantastiske bildene vi kan få fra det kommende James Webb-teleskopet!

Les mer:

Usynlig univers

Ser vi konturene av et nytt univers?

Et ekko fra Big Bang

Kontakt:

Forsker ved institutt for astrofysikk, Håkon Dahle

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)

Les også

Pavel Doubrovine

Hawaii surfet sørover

Den 6000 km lange vulkanske fjellkjeden mellom Hawaii og russiske Kamtsjatkahalvøya har en mystisk knekk.