Big bang runger stadig i universet. Skyer af gas og støv kollapser om deres egen tyngdekraft og bliver til de brændende infernoer, vi kalder stjerner. Omkring dem, i de resterende stumper, opstår planeter.
En stor sky af stjerner, planeter samt mere gas og støv hives sammen af tyngdekraften i en gigantisk spiral. Mange mindre skyer slutter sig til over milliarder af år, og til sidst dannes en bule i midten af spiralen. Mælkevejen er født.
Sådan kender de fleste astronomer historien om vores galakses barndom, men for nylig fik de sig et chok: Nye fund af kuglehobe, der er oldgamle grupper af stjerner, afslører en langt voldsommere og overraskende historie.
Mange galakser med deres stjerner, planeter, gas og støv er hamret sammen med vanvittige hastigheder, og de voldsomme reaktioner skabte Mælkevejen i omvendt rækkefølge af, hvad vi har troet: Bulen i midten kom først.
De nye stjernefund kan endda hjælpe astronomer med at kortlægge sandsynligheden for liv på planeter i andre solsystemer.
Én galakse bliver til billioner
Vores Sol er én stjerne ud af flere hundrede milliarder, som sammen med gas og støv udgør Mælkevejen.
Vores galakse kredser omkring andre galakser i såkaldte galaksehobe, som igen kredser om hinanden i superhobe, der er de største kendte strukturer i universet.
De seneste beregninger viser, at der i cirka ti millioner superhobe findes to billioner galakser i det synlige univers, men vi skal ikke langt tilbage i historien, før forskernes bedste estimat var: én.
For omkring 100 år siden troede astronomer, at universet kun bestod af vores egen galakse, Mælkevejen. Eksperter mente, at der i galaksen var stjerner og planeter samt støv og gas samlet i såkaldte nebulaer.
I 1923 fandt Edwin Hubble så nebulaer uden for Mælkevejen. Dermed beviste han, at der er flere galakser derude. Straks efter begyndte astronomerne at undersøge, hvordan de mange galakser blev dannet, og hvorfor de ser forskellige ud.
Siden 1923 har de forsøgt at løse mysteriet om galaksernes fødsel og udvikling ved at undersøge de allerældste galakser i universet.
Spiraler er universets vildbasser
Spiralgalakser som Mælkevejen danner flest nye stjerner og er mere foranderlige end andre galakser. Astronomer opdeler galakserne i tre typer efter en model lavet af Edwin Hubble.
Spiralgalakser
Spiralgalakser har meget gas og støv samlet i deres spiralarme. Her kan nye stjerner dannes, og derfor er spiralgalakser meget dynamiske.
Irregulære galakser
Disse galakser har ingen fast form og kredser ofte om større galakser. De rummer meget færre stjerner end andre typer galakser.
Elliptiske galakser
Galakser med denne form er de største, astronomerne kender til. I elliptiske galakser er mange af stjernerne meget gamle.
Lys viser galaksernes ungdom
Stort set al astronomi går ud på at samle lys med teleskoper og analysere, hvor det kommer fra. Eller rettere: hvor langt det kommer fra.
Lyset rejser med 299.792.458 m/s, men universet er så stort, at lys fra fjerne galakser har været milliarder af år om at nå vores teleskoper. Jo længere astronomerne ser ud i universet, jo længere tilbage i tiden ser de.
Galakser viser fortiden
SPT0615-JD er en af de fjerneste galakser, som er fundet. Lyset fra denne galakse blev udsendt for 13,3 milliarder år siden, da universet var meget ungt i et stort perspektiv: 500 millioner år.
De ældste galakser, som er fundet, er dannet, nogle få hundrede millioner år efter at universet blev til med et brag, big bang.
Universets første galakser var små, men mange af de galakser, som astronomer kan se i vores nabolag i dag, er meget større.
Derfor må galakserne have vokset sig større igennem tiden.
Fjerne galakser er røde - tætte galakser er blå
Jo længere væk galakser er, jo hurtigere bevæger de sig væk fra os, fordi universet udvider sig. Lys fra fjerne galakser bliver derfor “strakt” til længere bølgelængder. Længere bølgelængder er røde, og dermed skifter lyset farve til rød.
Lys fra galakser, som nærmer sig, “presses” sammen til lavere bølgelængder og skifter farve til blå. Det kaldes blåforskydning. Et lignende fænomen får en ambulances sirene til at høres lysere, når den nærmer sig, end når den kører væk.
Galakserne findes i flere forskellige former. Mælkevejen er for eksempel en spiralgalakse, der danner nye stjerner hele tiden – i gennemsnit syv om året. Stjerner bliver til, når skyer af gas og støv samler sig til tætte kugler.
Elliptiske galakser danner næsten ingen nye stjerner, fordi de ikke indeholder lige så meget gas og støv.
Mælkevejen har form som et spejlæg med en central bule (blommen) og en stor, flad skive omkring sig (hviden).
Vores stjerne, Solen, og hele vores solsystem befinder sig omtrent halvvejs ude i en af spiralarmene. I midten af galaksen er koncentrationen af stjerner meget større, og i centrum ligger et stort sort hul kaldet Sagittarius A*, der har en masse på over fire millioner gange Solens.
Vores solsystem er ca. 250 millioner år om at kredse en enkelt gang rundt om det centrale sorte hul. Forskerne har kortlagt alle disse kendetegn, men mangler fortsat svar på, hvordan Mælkevejen er endt sådan.
Kollisioner kreerer kendetegn
Sammenstød mellem galakser tyder i dag på at være en del af forklaringen på Mælkevejens form.
I begyndelsen af 2019 fandt forskere fra projektet LOFAR (Low-Frequency Array) 300.000 fjerne galakser, og der var flere, der var ved at støde sammen og blive til større galakser.
Forskerne mener, at Mælkevejen har vokset sig større på samme måde.
250 millioner år tager det vores solsystem at kredse en hel omgang om Mælkevejens centrum.
Forskere vil nu, ved at indfange radiobølger fra det fjerne univers, undersøge, om der allerede blandt unge, små galakser er tegn på forskelligheder.
Sådanne særkender kunne betyde, at de større galakser, som bliver dannet, når de små galakser støder sammen, også udvikler sig på helt egne måder.
Forskelle blandt de små, unge galakser ville på den måde give os en mulig forklaring på den ekstreme mangfoldighed af konstellationer, som vi kan se med vores teleskoper i dag – og ikke mindst et bud på, hvordan Mælkevejens liv har været.
Andromeda nærmer sig hastigt
I dag kan vi kun akkurat se Andromedagalaksen med det blotte øje, men om få milliarder år er den rykket tæt nok på til, at den fylder en stor del af nattehimlen.
Galakser støder sammen
Andromeda støder ind i Mælkevejen. Gasserne i de to galakser kolliderer, hvilket presser hydrogen sammen. Derfor begynder nye stjerner at skabes.
Gasmøde danner mange stjerner
De to galaksers tyngdekraft har hevet gasskyerne endnu tættere sammen, og stjernedannelsen er på sit højeste. Nye stjerner lyser blåt – modsat gamle, som er røde.
Galakser slynges om hinanden
Galaksernes momentum får dem til kort at flyve videre forbi hinanden, før tyngdekraften samler dem. Manøvren strækker og vrider galaksernes former.
Gas er brugt, og galakser samles
Galakserne har nu opbrugt det meste af deres gas til at danne stjerner. De store bevægelser er bremset. Stjerner og planeter samler sig langsomt.
“Mælkomeda” dør
Materialet fra galakserne er samlet til én stor galakse kaldet “Mælkomeda”.Der bliver ikke dannet flere stjerner. Derfor er galaksen død i astronomisk forstand.
Metaller viser galaksealder
Mysteriet om Mælkevejen kan ikke løses kun ved at studere de små galakser. Her kan forskerne “kun” finde frem til, at Mælkevejen sandsynligvis er blevet til igennem galaksekollisioner, men kan ikke uddybe det nærmere.
Hvis astronomien skal fortælle hele historien om Mælkevejen – hvor mange sammenstød der har skabt den, hvornår de er sket, og hvordan de er sket – kræver det et nærmere kig på, hvor gamle forskellige dele af vores galakse er.
Når astronomer skal bestemme galaksealder, kigger de på, hvornår forskellige stjerner er dannet. Det kan forskerne se på fordelingen af grundstoffer i stjernerne.
Stjerner består hovedsageligt af brint og helium, men igennem deres liv dannes der tungere grundstoffer, metaller, i deres indre. Når stjernerne dør, spredes disse tungere grundstoffer ud i rummet og bliver en del af nye stjerner.
De allerførste stjerner havde ingen tunge grundstoffer i deres yderste lag, men den næste generation af stjerner havde en lille smule metal i sine yderste lag, og disse kaldes metalfattige stjerner.
Senere er der kommet flere og flere tunge grundstoffer til, og de nyeste stjerner kaldes metalrige stjerner – for eksempel kategoriseres Solen som en metalrig stjerne.
Er der mange metalfattige stjerner, er det altså tegn på en ældre del af en galakse, end hvis der er mange metalrige stjerner.
Stjernehobe er levende fossiler
Mange af de metalfattige stjerner, vi kender, findes i såkaldte kuglehobe. Hobene er klumper af stjerner, som holdes sammen af tyngdekraften og følges ad i hele deres levetid.
Fordi de metalfattige stjerner er meget gamle, mener astronomer, at kuglehobenes stjernesamlinger er nogle af universets ældste “bygningsværker”.
Den tætte forbindelse mellem stjernerne i kuglehobe har været en guldgrube for galakseforskningen. Stjernerne i hobene er dannet på samme tid, men har forskellige masser.
Dermed har forskerne kunnet kortlægge, hvordan stjerners udvikling hænger sammen med størrelsen.
Superteleskop skal finde de ældste galakser i universet
Med et nyt kæmpeteleskop kan vi se meget fjernere galakser end i dag. Da lyset har været længere undervejs, vil vi kunne se galakser tidligere i deres dannelse. Dermed kan vi komme til at se universets ældste galakser.
Teleskopet ved navn ELT kan se længere ud i universet, fordi det med hele 39 meters diameter kan opfange meget svagere lys, end det er muligt i dag. Det er også i stand til at opnå en meget høj opløsning på billeder.
Forskere planlægger at lave nogle af de første observationer med teleskopet i 2025. ELT kommer til at lave observationer med 16 gange højere opløsning, end det er muligt for Hubble-teleskopet.
Små stjerner lyser rødligt og ikke så kraftigt, mens store stjerner lyser voldsomt og er blålige.
Små, røde stjerner lever længst, måske billioner af år. Universet er ikke gammelt nok til, at en lile, rød stjerne er død endnu. Røde kuglehobe betyder altså gamle kuglehobe, da de blå stjerner døde for milliarder af år siden.
Når astronomer finder kuglehobe med røde stjerner, er de stødt på de ældste dele af en galakse og kan afgøre, om for eksempel bulen i midten eller skiven rundt om bulen blev dannet først.
Derfor beskriver forskere kuglehobe som universets levende fossiler fra galaksedannelse.
Mælkevejen indeholder mere end 150 kendte kuglehobe. Astronomerne ved, at en del af Mælkevejen blev dannet, da gas og støv efter big bang faldt sammen under påvirkningen af tyngdekraften.
De 150 kuglehobe roterer dog ikke lige hurtigt omkring centrum af galaksen, og nogle roterer i en lidt anden vinkel.
De hobe, der følger skiven, er dannet tidligt sammen med resten af Mælkevejen. Omvendt er de, der ikke følger med skiven, kommet til senere. Spørgsmålet er nu, hvilke dele af vores galakse der blev dannet først.
Kuglehoben M80 befinder sig mellem vores solsystem og Mælkevejens centrum. M80 er en af de mest stjernetætte kuglehobe, vi kender.
Stjernegrupper afslører kaos eller ro i galaksernes fortid
Kuglehobe er grupper af stjerner, som ligger så tæt sammen, at tyngdekraften holder dem sammen som en tæt familie. De følges ad i hele deres levetid, og derfor mener forskere, at de er nogle af universets ældste stjernegrupper.
Der er ca. 150 kendte kuglehobe i Mælkevejen, mens vores nabogalakse Andromeda har 500 kendte kuglehobe. Det største antal kuglehobe er fundet i spiralgalaksen M87 – hele 10.000.
Kuglehobenes bevægelser kan bruges af astronomer til at udregne størrelsen på en galakse, dengang kuglehobene begyndte at kredse rundt. Jo mindre en galakse har været, jo mere har kuglehobe kunnet påvirke den.
Kuglehobes retning og hastighed afslører også, om der har været kollisioner i en galakses fortid.
Hvis den har haft et voldsomt liv med mange galaksesammenstød, vil kuglehobene bevæge sig kaotisk, men hvis galaksen har haft en roligere udvikling, er det mere sandsynligt, at kuglehobene følger resten af galaksens bevægelser rundt.
Hobe viser, at bulen kom først
Da astronomen Denilso Camargo for nylig offentliggjorde billeder af fem nyfundne kuglehobe, spidsede verdens astronomer ører. Kuglehobene ligger alle tæt på bulen i centrum af Mælkevejen. Hobene er 12,5-13,5 milliarder år gamle, hvilket betyder, at alle deres stjerner er metalfattige.
Resultaterne er overraskende, da man normalt finder denne type kuglehobe væsentlig længere væk fra Mælkevejens centrum.
Metalfattige kuglehobe i midten af Mælkevejen tyder på, at den centrale bule blev dannet først, ikke spiralarmene. Bulen minder om en lille, elliptisk galakse, så forskere undersøger nu, om Mælkevejen begyndte sit liv med en anden form.
Det næste spørgsmål er så, hvordan den elliptiske galakse blev født.
De nyfundne kuglehobes bevægelser peger på, at mange galakser er stødt sammen og har dannet “Babymælkevejen”, som siden har fået spiralarme og er blevet den galakse, vi kender.
Teorien står i modsætning til, hvad astronomer har troet indtil nu: at Mælkevejens ydre er en sammensmeltning af små galakser, og at bulen først er kommet til senere.
De fem nye kuglehobe tyder altså på en mere kaotisk fortid for Mælkevejen, end forskernes hidtidige observationer havde peget på.
Liv i rummet er ældre end Jorden
Galaksernes udvikling er ikke blot et spørgsmål om, hvordan stjerner dannes og store strukturer opstår. Selve livets betingelser er på spil. Når der dannes nye stjerner, dannes der nemlig også nye planeter.
De nye fund af kuglehobe viser, at stjernedannelse har været mere almindeligt for mange milliarder af år tilbage. Derfor kan forskerne antage, at der også blev dannet flere planeter i denne tidlige periode.
Flere planeter betyder også flere chancer for jordlignende planeter. Hvis liv opstår, så snart en planet kan understøtte det, vil størstedelen af livet uden for Jorden (hvis det eksisterer) altså være dannet, længe før Jorden blev til.
Dyk ned astronomernes forskning i galakser
LOFAR er et kæmpe antennesystem, hvormed forskere analyserer radiobølger fra rummet. Læs mere om projektet her: http://www.lofar.org/