Fick universum ljus av dvärggalaxer?

Dvärggalaxen "Haro 11" har gett astronomerna nya ledtrådar i förståelsen av det tidiga universum.

En internationell forskargrupp 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 galax i Vintergatans närhet. Resultatet kan ge astronomerna ledtrådar i försöken att bestämma vad som gjorde slut på den "mörka tiden" i kosmos, dvs tiden mellan Big Bang tills det att de första stjärnorna och galaxerna bildades.

Vänster: En bild i synligt ljus av Haro 11 som ligger på ett avstånd av 300 miljoner ljusår. Bilden mäter ca 100 000 gånger 100 000 ljusår. Bilden är tagen med 2.2m teleskopet på ESO La Silla, Chile. Höger: Uppförstoring av de centrala delarna (13 000 gånger 13 000 ljusår). Färgmontage av bilder från Hubble Space Telescope: Rött visar synligt ljus (mestadels från vanliga stjärnor, typ solen), Grönt visar ultraviolett strålning (men av längre våglängd än vad som setts med FUSE, dvs denna strålning är inte joniserande) som kommer från unga massiva stjärnor och blått visar vätgas som lyser pga att den joniserats av den strålning som FUSE nu har upptäckt. Det är därför mycket möjligt att den joniserande strålningen läcker ut från de regioner som syns i blått.

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 och tätt för att ljus skulle kunna spridas. Materien var helt joniserad, dvs 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. Den energi som frigjordes utgör i dag den kosmiska bakgrundsstrålningen. Men efter denna initiala "ljusstorm" blev det tämligen mörkt, eftersom det inte fanns några stjärnor eller andra ljusa objekt. De hade ännu inte bildats. Denna 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 ca 12.5-13 miljarder år sedan, när de första galaxerna 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 ultraviolett strålning som läcker ut från galaxer där intensiv stjärnbildning pågår. Den studie som nu presenteras ger stöd för den senare hypotesen.

De flesta forskare tror idag att stora galaxer som vår egen Vintergata har byggts upp succesivt genom kollisioner mellan dvärggalaxer. Haro 11 är just ett sådant system av kolliderande dvärggalaxer och kan ses som en lokal "fossil" av denna process. 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. Det låter kanske inte så mycket, men det är första gången detta överhuvudtaget har observerats från en galax i det lokala universum. 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.

Göran Östlin vid Stockholms Universitet är en av medförfattarna till studien.

Del av FUSE spektrum som visar "lymanläckaget" (mellan den blå och den röda linjen).

För mer information se även:

Uppsala Universitets pressrelease

Johns Hopkins University news release

ScienceNOW Daily News