Astronomer finder støv i det tidlige univers – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2015 > Astronomer finder støv...

02. marts 2015

Astronomer finder støv i det tidlige univers

Kosmisk støv

Støv spiller en ekstremt vigtig rolle i universet – både i dannelsen af planeter og nye stjerner. Men støvet var der ikke fra starten, og de tidligste galakser havde intet støv, kun gasser. Nu har et internationalt team af astronomer, ledet af forskere fra Niels Bohr Institutet fundet en støvfyldt galakse fra det meget tidlige univers. Opdagelsen viser, at galakser meget hurtigt blev beriget med stoffer som kul- og iltholdige støvkorn, som kunne danne faste planeter. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, Nature.

Billedet, der er taget med Hubble rumteleskopet, viser området med galaksehoben, Abell 1689, som på grund af galaksernes tyngdekraft afbøjer og derved forstærker lyset fra den fjerne, bagvedliggende galakse. Den fjerne, støvfyldte galakse ses i den indrammede forstørrelse. (Credit: Hubble Space Telescope)

Støv spiller en ekstremt vigtig rolle i universet – både i dannelsen af planeter og nye stjerner. Men støvet var der ikke fra starten, og de tidligste galakser havde intet støv, kun gasser. Nu har et internationalt team af astronomer, ledet af forskere fra Niels Bohr Institutet fundet en støvfyldt galakse fra det meget tidlige univers. Opdagelsen viser, at galakser meget hurtigt blev beriget med stoffer som kul- og iltholdige støvkorn, som kunne danne faste planeter. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, Nature.  

Kosmisk støv er røgpartikler bestående af enten kul (fint sod) eller silikater (fint sand). Støvet består af grundstoffer som kul, silicium, magnesium, jern og ilt. Stofferne bliver dannet i stjernernes indre forbrændingsproces og slynges ud i rummet, når stjernen dør og eksploderer. I rummet samler der sig skyer af støv og gasser, som bliver til nye stjerner, og for hver generation af nye stjerner bliver der dannet flere grundstoffer. Det er en langsommelig proces, og i de allertidligste galakser i universets historie var der endnu ikke dannet støv.

Men nu har et team af forskere opdaget en meget fjern galakse, som indeholder masser af støv, og det rykker ved astronomernes hidtidige beregninger af, hvor hurtigt støvet blev dannet.

Elektronmikroskopbillede af støvkorn fra det interstellare rum. Støvkornene har typisk en størrelse på omkring 100 nanometer (en nanometer er en tusindedel af en mikrometer, som er en milliontedel af en meter) og består af enten kulstof (sod) eller silikater (fint sand).

”Det er første gang, at der er blevet opdaget støv i en af de fjerneste galakser, vi har observeret i universet - kun 700 millioner år efter Big Bang. Det er en galakse af beskeden størrelse, og alligevel er den er allerede fuld af støv. Det er meget overraskende, og det fortæller os, at almindelige galakser langt hurtigere end forventet blev beriget med tungere grundstoffer ud over universets oprindelige gasser, som var brint og en smule helium”, fortæller Darach Watson, astrofysiker i Dark Cosmology Centre på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.

Darach Watson har ledet projektet, som også Lise Christensen fra Dark Cosmology Centre samt forskere fra Sverige, Skotland, Frankrig og Italien har taget del i.

Heldig beliggenhed

Da galaksen er meget fjern og tilmed ikke så stor og lysstærk, vil den normalt ikke kunne observeres her fra Jorden, som ligger mere end 13 milliarder lysår væk. Men på grund af nogle meget heldige omstændigheder, bliver lyset fra den forstærket. Det sker ved, at der mellem galaksen og Jorden ligger en stor galaksehob, altså en stor samling af galakser (Abell 1689). Når lyset fra galaksen spredes ud i rummet, vil en del af lyset blive afbøjet af galaksehobens tyngdekraft, og derved forstærkes lyset fra den fjerne galakse. Fænomenet kaldes tyngdelinse-effekt (gravitationel linsning), og det virker som et forstørrelsesglas.

”Vi ledte efter de fjerneste galakser i universet med Hubble Space teleskopet, og baseret på lysets farver kunne vi se, hvilke galakser, der kunne være meget fjerne. Ved observationer med det særligt følsomme instrument, X-shooteren på Very Large Telescopes, VLT i Chile, målte vi lysets spektre og dermed rødforskydningen, dvs. ændringen af lysets bølgelængde, når objektet bevæger sig væk. Med rødforskydningen kan vi beregne galaksens afstand til os, og det er en af de fjerneste galakser, vi kender til dato”, fortæller Lise Christensen, astrofysiker i Dark Cosmology Centre på Niels Bohr Institutet.

Det store internationale Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i det nordlige Chile består af 66 radioteleskoper, der samlet observerer himmelrummet inden for millimeter og submillimeter bølgelængde-området. Ved at observere den fjerne galakse med ALMA-teleskoperne, i de infrarøde bølgelængder kunne forskerne se, at galaksen var fuld af støv.
(Credit: ALMA/ESO)

Tidlig planetdannelse

Darach Watson fortæller, at de derefter studerede galaksen med ALMA-teleskoperne, der kan observere i de infrarøde bølgelængder og så blev det rigtigt interessant, for nu kunne de se, at galaksen var fuld af støv. Han forklarer, at unge stjerner i tidlige galakser udsender hedt ultraviolet lys. Den varme ultraviolette stråling opvarmer det omkringliggende iskolde støv, som så udsender lys i fjern-infrarøde bølgelængder.

”Det er dette fjern-infrarøde lys, som fortæller os, at der er støv i galaksen. Det er meget overraskende og første gang, at man har fundet støv i en så tidlig galakse. Processen med stjernedannelse må derfor have startet meget tidligt i universets historie og være forbundet med dannelsen af støv. Påvisningen af store mængder faste stoffer som kulstof og silikater viser, at galakserne meget tidligt blev beriget med faste stoffer, som er en forudsætning for dannelsen af komplekse molekyler og faste planeter”, siger Darach Watson.

Nu håber forskerne, at fremtidige observationer af et større antal fjerne galakser med ALMA teleskoperne vil kunne hjælpe til at opklare, hvor hyppigt sådanne udviklede galakser forekommer i denne epoke af universets meget tidlige historie.

Artikel i Nature >>

Darach Watson, lektor Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, +45 3532-5994, darach@dark-cosmology.dk

Lise Christensen, lektor Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet,
+45 3532-0604, lise@dark-cosmology.dk