Nytt rymdteleskop ska avslöja universums barndom

– James Webbs spegel har en diameter på 6,5 meter. Det är den största spegel som någonsin skjutits upp i rymden. För att få plats i raketen har den vikts ihop och måste veckla ut sig enligt ett visst mönster när den lämnat raketen, säger Erik Zackrisson, forskare vid institutionen för fysik och astronomi, och en av de forskare som regelbundet kommer att använda teleskopet.

För honom kommer James Webb-teleskopet att bli ett viktigt redskap i forskningen om det tidiga universums första stjärnor, galaxer och svarta hål. Teleskopet som fångar upp infraröd strålning är byggt för att se de äldsta och mycket ljussvaga objekten i universums utkanter, det vill säga stjärnorna och galaxerna som var bland de första att bildas efter big bang för 13,8 miljarder år sedan.

– Den heliga graalen är att för första gången hitta medlemmar av första generationens stjärnor. Vid big bang bildades väte, helium och små mängder litium. De allra första stjärnorna, som bara bestod av dessa grundämnen, förutspås vara jättemassiva och kortlivade. Vår sol har en livslängd på 10 miljarder år – de här kanske levde i några få miljoner år, förklarar Erik Zackrisson.

Kollapsade till supermassiva svarta hål

En hypotes är att en del av de här första stjärnorna, som i stort sett enbart bestod av väte och helium, vid sin död kollapsade till supermassiva svarta hål utan att första explodera. Det beteendet ses inte hos dagens betydligt mer komplext sammansatta stjärnor, som inte tros kunna växa sig lika massiva.

– Supermassiva svarta hål finns så vitt man vet i centrum av varje galax, även i vår egen Vintergata, men man vet inte var de kommer ifrån. De senaste åren har man kunnat spåra dem till den första årmiljarden efter big bang, men hur de bildades är oklart. Det kan ha funnits monsterstjärnor som kollapsade direkt till svarta hål och bildade förstadiet till de här supermassiva hålen, säger Erik Zackrisson.

Svarta hål går inte att kika in i eftersom de vare sig ger ifrån sig ljus eller materia, men däremot går det att se var de finns och hur stora de är genom att studera hur deras omgivning påverkas av gravitationen från dem.

– De svarta hål vi söker kan vi upptäcka genom att de lyser när de drar till sig omgivande gas som rör sig i en skiva runt dem och börjar glöda. Om man tar bilder i olika väglängder kan man med hjälp av spektralinformation särskilja svarta hål från andra objekt, säger Erik Zackrisson.

Första galaxerna kan ge svar

Han är även intresserad av de allra första galaxerna eftersom de kan ge svaret på en annan av astronomins gåtor, nämligen hur universum återjoniserades. Joner är atomer som har fler eller färre elektroner än protoner och därmed får en positiv eller negativ laddning.

– Det vanligaste grundämnet i universum är väte. Kort tid efter big bang var vätet joniserat, men när universum växte och svalnade av slog sig protoner och elektroner samman till neutralt väte ungefär 380 000 år efter big bang. Efter det blev universum joniserat igen. Man tror att det orsakades av energirik strålning. På senare år han man upptäckt att återjoniseringen hände under första miljarden år efter big bang och man tror att några av de första galaxerna spydde ut UV-strålning och orsakade denna kosmiska återjonisering. Vi vill försöka förstå detaljerna i hur detta gick till, säger Erik Zackrisson.

Om allt går enligt planerna och inga ytterligare förseningar inträffar, kommer James Webb-teleskopet att vara redo för de första observationerna någon gång efter midsommar.