Universum fick ljus med hjälp av dvärggalaxer

Dvärggalaxen Haro 11 har gett astronomerna en glimt av den då tid då det första ljusa objektet i Universum skapades. Det blev slutet på den mörka tid efter universums födelse då inga stjärnor existerade. Studien har letts av astronomen Nils Bergvall vid institutionen för astronomi och rymdfysik vid Uppsala universitet. Resultaten presenteras vid Amerikanska Astronomiska Sällskapets vintermöte denna vecka och publiceras i den europeiska vetenskapliga tidskriften Astronomy and Astrophysics. Den internationella forskargruppen ledd av docent Nils Bergvall vid institutionen för astronomi och rymdfysik vid Uppsala universitet har använt NASA:s satellit "Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer" (FUSE) för att göra de första kvantitativa mätningarna någonsin av läckage av joniserande strålning från en primitiv dvärggalax där nya stjärnor bildas. Resultatet hjälper astronomerna att bestämma vad som gjorde slut på den "mörka tiden" i kosmos. Ett joniserat universum är nämligen en förutsättning för att ljus ska kunna spridas. - De flesta galaxer verkar inte kunna släppa igenom fotoner som kan jonisera väte utan alla absorberas av molnen som galaxen själv ligger inbäddad i. Men vi har hittat detta undantag i en galax som troligen liknar de unga galaxerna i det tidiga universum, säger Nils Bergvall. Universum skapades för cirka 13.7 miljarder år sedan som ett resultat av en snabb expansion av kosmos, kallad the Big Bang. Det nyfödda universum var dock för hett för att ljus skulle kunna spridas. Materien var helt joniserad, d v s atomer var uppdelade i elektroner och atomkärnor. Cirka 380 000 år efter Big Bang hade universum svalnat tillräckligt för att tillåta elektroner och atomkärnor att sammanfogas och en gas av elektriskt neutrala atomer bildades. Gasen var transparent och den energi som skapats initialt under Big Bang frigjordes och utgör i dag den kosmiska bakgrundsstrålningen. Men efter den denna initiala "ljusstorm" dämpades ljuset eftersom det inte fanns några stjärnor eller andra ljusa objekt. De hade ännu inte bildats. Denna långa period av mörker kallas den kosmiska natten. Astronomerna är osäkra på om de första stjärnorna eller nyfödda kvasarer avslutade den kosmiska natten, men den aktuella studien har nu gett en ledtråd. Dagens universum är huvudsakligen joniserat och astronomerna är överens om att denna "återjonisering" ägde rum för 12.5-13 miljarder år sedan när de första storskaliga strukturerna (galaxer, galaxhopar) bildades. Hur återjoniseringen gick till är dock oklart. Bidragande faktorer var troligen den intensiva strålning som bildades då materia föll in i svarta hål, samt ett läckage av strålning från regioner där tidiga stjärnor bildades. Dvärggalaxer är små, ljussvaga galaxer som innehåller en stor andel gas och relativt få stjärnor. Enligt många astronomer är de reliker från det tidiga universum. Flera sådana mindre galaxer antas så småningom ha slagits samman till större galaxer. Om denna teori stämmer kan dvärggalaxer ses som "fossil" som överlevt utan några större förändringar ända fram till i dag. - Inte ens med de största tillgängliga teleskopen kan vi ännu studera galaxer direkt på de avstånd som motsvarar tiden för återjonisering. Relativt närbelägna "fossilgalaxer" såsom Haro 11 är därför viktiga eftersom de ger oss en chans att studera dessa fenomen med nu tillgängliga instrument, säger docent Göran Östlin vid Stockholms universitet, en av medförfattarna till studien. Forskargruppen analyserade FUSE-data och upptäckte att 4-10 procent av den joniserande strålningen som produceras av heta stjärnor i Haro 11 lyckas "fly" ut i rymden utanför galaxen. Om detta resultat är typiskt för de första dvärggalaxerna som bildades tyder det på att sådana kan ha gett ett viktigt bidrag till återjoniseringen av universum. - Andra grupper har sökt efter denna effekt, men inte förrän nu har vi fått ett direkt bevis att joniserande strålning smiter ut i rymden från en region där stjärnor bildas, säger docent Nils Bergvall. FUSE-projektet finansieras av NASA tillsammans med de franska och kanadensiska rymdstyrelserna. Projektet utvecklades och drivs av Johns Hopkins University i Baltimore i samarbete med University of Colorado, Boulder, och University of California, Berkeley. Mer information om FUSE-projektet: http://fuse.pha.jhu.edu Kontaktperson: Nils Bergvall, tel: 018-471 59 75, 076-223 76 12 eller via e-post: Nils.Bergvall@astro.uu.se