Hubble gør overraskende fund i det tidlige univers

Nye resultater fra NASA/ESA Hubble-rumteleskopet tyder på, at dannelsen af ​​de første stjerner og galakser i det tidlige univers fandt sted hurtigere end tidligere antaget. Et europæisk hold af astronomer har ikke fundet beviser for den første generation af stjerner, kendt som Population III stjerner, så langt tilbage som da universet kun var 500 millioner år gammelt.

Udforskningen af ​​de allerførste galakser er fortsat en væsentlig udfordring i moderne astronomi. Vi ved ikke, hvornår eller hvordan de første stjerner og galakser i universet blev dannet. Disse spørgsmål kan løses med Hubble-rumteleskopet gennem dybe billedobservationer. Hubble giver astronomer mulighed for at se universet tilbage til inden for 500 millioner år efter Big Bang.

Et hold europæiske forskere, ledet af Rachana Bhatawdekar fra European Space Agency, satte sig for at studere den første generation af stjerner i det tidlige univers. Kendt som Population III stjerner, disse stjerner blev smedet af det oprindelige materiale, der opstod fra Big Bang. Population III-stjerner må udelukkende være lavet af brint, helium og lithium, de eneste grundstoffer, der eksisterede før processer i disse stjerners kerne, kunne skabe tungere grundstoffer, såsom ilt, nitrogen, kulstof og jern.

Bhatawdekar og hendes team undersøgte det tidlige univers fra omkring 500 millioner til 1 milliard år efter Big Bang ved at studere hoben MACSJ0416 og dens parallelle felt med Hubble Space Telescope (med understøttende data fra NASAs Spitzer Space Telescope og det jordbaserede Very Large Teleskop fra European Southern Observatory). "Vi fandt ingen beviser for disse førstegenerations Population III-stjerner i dette kosmiske tidsinterval," sagde Bhatawdekar om de nye resultater.

Resultatet blev opnået ved hjælp af Hubble's Space Telescope's Wide Field Camera 3 og Advanced Camera for Surveys, som en del af Hubble Frontier Fields-programmet. Dette program (som observerede seks fjerne galaksehobe fra 2012 til 2017) producerede de dybeste observationer, der nogensinde er lavet af galaksehobe og galakserne bag dem, som blev forstørret af gravitationslinseeffekten, og afslører derved galakser 10 til 100 gange svagere end nogen tidligere observeret. Masserne af galaksehobe i forgrunden er store nok til at bøje og forstørre lyset fra de mere fjerne objekter bag dem. Dette gør det muligt for Hubble at bruge disse kosmiske forstørrelsesglas til at studere objekter, der ligger uden for dets nominelle operationelle muligheder.

Bhatawdekar og hendes team udviklede en ny teknik, der fjerner lyset fra de lyse forgrundsgalakser, der udgør disse gravitationslinser. Dette gjorde det muligt for dem at opdage galakser med lavere masse end nogensinde tidligere observeret med Hubble, i en afstand svarende til, da Universet var mindre end en milliard år gammelt. På dette tidspunkt i kosmisk tid, manglen på beviser for eksotiske stjernepopulationer og identifikation af mange galakser med lav masse understøtter antydningen om, at disse galakser er de mest sandsynlige kandidater til reioniseringen af ​​universet. Denne periode med reionisering i det tidlige univers er, hvor det neutrale intergalaktiske medium blev ioniseret af de første stjerner og galakser.

"Disse resultater har dybe astrofysiske konsekvenser, da de viser, at galakser må være dannet meget tidligere, end vi troede, " sagde Bhatawdekar. "Dette understøtter også stærkt ideen om, at lavmasse/svage galakser i det tidlige univers er ansvarlige for reionisering."

Disse resultater tyder også på, at den tidligste dannelse af stjerner og galakser fandt sted meget tidligere, end der kan undersøges med Hubble-rumteleskopet. Dette efterlader et spændende område med yderligere forskning til det kommende NASA/ESA/CSA James Webb-rumteleskop – for at studere universets tidligste galakser.