Kan de tidligste stjerner fortælle os, hvor vi kommer fra?

Vi ved, at universets fødsel var Big Bang. En enorm eksplosion mundede ud i dannelsen af stjerner og galakser. Men vi ved stadig ikke, hvordan de egentlig blev dannet. Et nyt forskningsprojekt skal nu forsøge at føje endnu en brik til puslespillet.

»I de seneste årtier har vi prøvet at forstå, hvordan stjerner og galakser bliver dannet. Vi har gjort det på samme måde, som man kigger på sommerfugle. Man kigger på dem i forskellige former, farver og størrelser. Men selvom man finder flere og flere sommerfugle eller flere og flere galakser, fortæller det os jo ikke noget om, hvordan de bliver dannet,« siger Kasper Elm Heintz, som kommer til at lede forskningen, og føjer til:

»Nu kan vi rent faktisk kigge på puppen, altså hvordan de bliver dannet. Vi kan gå ind at dissekere processen for skabelsen af de første stjerner og galakser.«

Kasper Elm Heintz er adjunkt på Niels Bohr Instituttet under Københavns Universitet og har modtaget støtte til sin forskning i form af en Sapere Aude-bevilling fra Danmarks Frie Forskningsfond. Han har selv stået for at udvikle de to metoder, som er de primære i forskningsarbejdet.

Moderne teleskoper gør det muligt at finde nye spor

Det er de kraftige teleskoper, såsom rumteleskopet James Webb, der gør det muligt at se så langt tilbage i universets historie, at vi kan blive klogere på, hvordan stjerner bliver til.

Den ene af de metoder, som Kasper Elm Heintz og hans projektgruppe, kommer til at arbejde med, handler om absorbering af lys. 

For når man studerer lyset fra nogle af de tidligste galakser, mangler der noget lys af en bestemt bølgelængde. Det vil sige, at der må være noget, der har absorberet lyset.

»Vi kan måle det meget præcist. Man kan forestille sig, at det er ligesom, hvis du danner skyggebilleder. Du holder en lyskegle op, som i det her tilfælde er stjernerne i galaksen, og når du holder nogle fingre op, kan du meget præcist se på det lys, der mangler, altså på skyggerne. Ud fra det kan du se, hvor meget gas, der er, og hvilken type gas det er, og dermed hvor hurtigt det bygger sig op i galakserne, og hvor hurtigt stjernerne bliver dannet,« siger Kasper Elm Heintz.

Den anden metode forsøger at afhjælpe et problem, nemlig at man kun umiddelbart kan betragte den gas, som findes i lyskeglen. Ligesom hvis du i mørke retter din lommelygte mod et skab, så kan du ikke umiddelbart se, hvad der er bag ved skabet.

Derfor henter projektgruppen, som foruden Kasper Elm Heintz kommer til at bestå af en ph.d.-studerende og en postdoc, billeder ved hjælp af ALMA-teleskopet i Chile.

De tidligste stjerner blev dannet af brint og helium. Inden en stjerne kunne dannes, måtte gassen, den skulle bestå af, dog køle lidt ned. Imens blev der fra gasskyen udsendt for eksempel neutral ilt, altså iltatomer der ikke er elektrisk ladede, som forskerne kan måle forholdet af brint til.

Ved hjælp af ALMAs måleudstyr er det muligt at måle, hvor meget neutral ilt der var til stede, og dermed kan forskerne regne mængden af brint og helium ud. 

»Så hvis vi bruger disse to metoder, får vi et éndimensionelt, men direkte mål for gassen. Og så har vi det todimensionelle, men mere beregnede mål for gassen. Så hvis vi stykker det sammen, kan vi måske få en komplet forståelse af, hvordan denne gas er bygget op, hvordan den er fordelt, hvordan den driver stjernerne og så videre,« uddyber Kasper Elm Heintz.

Der var godt gang i stjernefabrikken i de første 100 millioner år

Allerede nu ved man, at der fandt langt mere stjernedannelse sted umiddelbart efter Big Bang, end der gør nu. Universet har fundet en form for ligevægtstilstand, hvor dannelsen af stjerner forløber i et roligt tempo.

Faktisk har antallet af galakser, der blev dannet i løbet af de første 100 millioner år, overrasket forskerne. Det samme gælder galaksernes lysstyrke.

»Håbet er, at vi kan prøve at besvare nogle af de her store spørgsmål med et konkret svar på, hvorfor det ser ud, som det gør. Men også bare at vi får en forståelse for, hvad det egentlig er, der sker, og hvilke processer der finder sted i det her tidlige univers,« siger Kasper Elm Heintz om forhåbningerne til det fire år lange forskningsprojekt.

»Når jeg er ude at holde foredrag, er det tydeligt, at folk er meget interesserede i det. Og det giver også en helt anden nysgerrighed og forståelse for, hvordan universet omkring os fungerer. Det er jo drevet af nysgerrigheden efter at prøve at forstå det her store spørgsmål: Hvor kommer vi fra? Nu er vi bare begyndt rent faktisk at kunne kigge helt tilbage til dannelsesøjeblikket og prøve at forstå det,« slutter han.