Baby-galakser blev hurtigt voksne – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2012 > Baby-galakser blev hur...

16. maj 2012

Baby-galakser blev hurtigt voksne

Baby-galakser fra universets barndom for mere end 12 mia. år siden blev langt hurtigere udviklede and man hidtil har troet, viser ny forskning fra bl.a. Niels Bohr Institutet. Det betyder, at der allerede tidligt i universets historie var mulighed for planetdannelse og liv. Forskningsresultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.

Alle objekterne på billedet er fjerne galakser –
ikke stjerner. Tidlige galakser fra universets
barndom for mere end 12 mia. år siden blev langt
hurtigere udviklede and man hidtil har troet, viser
ny forskning. Det betyder, at der allerede tidligt i
universets historie var mulighed for
planetdannelse og liv.

I de første mange tusinder af år efter Big Bang for 13.7 milliarder år siden, bestod universet af en hed, tæt ursuppe af gasser og partikler. Men universet udvidede sig hastigt og ursuppen blev mindre tætpakket og afkøledes. Ursuppen var dog ikke bare jævnt fordelt, men var tættere i nogle områder end andre. På grund af tyngdekraften voksede tætheden i nogle af de tætteste områder og begyndte at trække sig sammen i klumper og danne de første stjerner og galakser. Det skete ca. ½ mia. år efter Big Bang.

De tidligste galakser var formodentligt sammensat af primitive, kæmpestore stjerner, der kun bestod af brint og helium. Der var ingen tungere grundstoffer. De kom først senere i universets udvikling skabt ved kerneprocesser i stjernerne.

Kosmisk kredsløb

En stjerne er en stor kugle af glødende gas, der producerer energi ved at sammensmelte brint og helium til tungere og tungere grundstoffer. Når der ikke kan udvindes mere energi dør stjernen, og kæmpemæssige støv- og gasskyer bliver slynget ud i rummet. De store skyer fortættes og genbruges til nye stjerner i et gigantisk kosmisk kredsløb. De nye stjerner, der dannes, får et større indhold af tungere grundstoffer end de forrige, og for hver generation af stjernedannelser bliver der flere og flere af de tunge grundstoffer og metaller. Og tunge grundstoffer (særligt kul og ilt) er nødvendige for, at der kan dannes planeter og opstå liv, som vi kender det.

Forskerne har hidtil ment, at det tog mange milliarder år at danne stjerner og dermed galakser med et stort indhold af tunge grundstoffer. Men ny forskning fra Niels Bohr Institutet viser at denne proces gik overraskende hurtigt i nogle galakser.

Forskerne har undersøgt 10 galakser i det tidlige univers ved at bruge
kvasarer som lyskilder. For at kunne bruge kvasarerne som lyskilder
skal kvasaren ligge bagved den galakse, man vil observere. Ved at
kigge på lyset fra den fjerne kvasar (A), som lyser gennem galaksen
(B) på vej til Jorden, kan forskerne opklare, hvilke grundstoffer
galaksen indeholder ud fra det lys, som absorberes. Dette ses som
linjer i kvasarens spektrum.

"Vi har undersøgt 10 galakser i det tidlige univers og analyseret deres lysspektre. Vi observerer lys fra galakserne, der har været 10-12 milliarder år undervejs til jorden, så vi ser galakserne som de var dengang. Vores formodning var, at de ville være relativt primitive og fattige på tunge grundstoffer, men vi fandt meget overraskende, at nogle af galakserne og dermed stjernerne i dem havde et stort indhold af tunge grundstoffer. Stjernerne var lige så udviklede som vores Sol", fortæller professor Johan Fynbo fra Dark Cosmology Centre på Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet.

Universets fyrtårne

Galakserne ligger så langt væk, at man normalt ikke har mulighed for at observere dem, men forskerne har benyttet en særlig metode.

"Der findes nogle ekstreme objekter i universet, der kaldes kvasarer. Kvasarer er gigantiske sorte huller, der er aktive, og når der falder stof ind i dem, udsender de lys, der er så stærkt som tusinder af galakser. De er som en slags fyrtårne, der lyser op i universet og kan ses meget langt væk, så dem bruger vi til observationer", fortæller astrofysiker Jens-Kristian Krogager, der er ph.d.-studerende i Dark Cosmology Centre på Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet. Han forklarer, at for at kunne bruge kvasarerne som lyskilder skal det forholde sig sådan, at kvasaren ligger bagved den galakse, man vil observere.

Til venstre ses et billede fra det nordiske optiske teleskop
(NOT) af en af de kvasarer, forskerne har kigget på. Efter at
have trukket kvasar-lyset fra billedet, kommer den fjerne
galakse til syne, hvilket er markeret med en pil i det højre
billede. De fandt, at galakserne fra det meget tidlige univers
havde et overraskende stort indhold af tunge grundstoffer.

"Vi kigger så på lyset fra kvasaren og kan se, at der mangler noget lys. Det manglende kvasarlys i billedet er absorberet af grundstoffer i galaksen foran. Ved at analysere spektrallinjerne kan vi se, hvilke grundstoffer, der er, og ved at måle styrken af hver linje kan vi se mængden af grundstofferne", fortæller Jens-Kristian Krogager.

Liv i det tidlige univers

Ikke alene fandt de, at galakserne fra det meget tidlige univers havde et overraskende stort indhold af tunge grundstoffer, men især én af galakserne var særlig interessant. "I den ene af galakserne var det de ydre dele, vi observerede, og også her var der et stort grundstofindhold. Det tyder på, at store dele af galaksen er beriget med et højt indhold af tunge grundstoffer, og det betyder, at der allerede meget tidligt i universets historie var mulighed for planetdannelse og liv", siger Johan Fynbo.

Artikel i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters >>