En sky av støv hindrer oss i å se verdensrommet – nå skal forskere rydde

Denne artikkelen er produsert og finansiert av Universitetet i Oslo - les mer.

Forskerne skal kartlegge støvet slik at vi kan få et klarere bilde av universet.

Kosmisk infrarød stråling gir oss et bilde av alt som har foregått i universet fra noen hundre tusen år etter «The Big Bang» og fram til nå. Men støv i vårt eget solsystem sender ut lys på akkurat de samme bølgelengdene og forstyrrer bildet.

Nå skal forskerne bruke historiske data fra en rekke ulike teleskoper. Slik skal de få et klart bilde av hva som er støv og hva som faktisk er stråling fra verdensrommet utenfor vår egen galakse.

Duncan Watts er kosmolog og forsker ved Institutt for teoretisk astrofysikk på UiO. (Foto: UiO)

– Målet vårt er først og fremst å lage kart over alle infrarøde galakser i hele universet. Det er fra de aller første galaksene og frem til i dag, sier forsker Duncan Watts ved Institutt for teoretisk astrofysikk på Universitetet i Oslo (UiO). 

Med kart som viser den kosmiske infrarøde bakgrunnsstrålingen, vil forskerne kunne avgjøre når og hvor galaksene ble dannet. De vil også kunne avgjøre hvilke fysiske prosesser som ligger bak. 

Men forskningen vil også bidra til viten om vår egen lokale galakse, Melkeveien og vårt eget solsystem.

– For å kunne lage disse kartene vil vi kartlegge den interplanetariske støvskyen som omhyller solsystemet vårt. Det innebærer å forstå hvordan asteroider, kometer og andre mindre objekter bidrar til denne strålingen, sier Watts.

Stråling fra tidenes morgen

Infrarød stråling, eller infrarødt lys, er elektromagnetisk stråling med bølgelengder mellom 0,7 mikrometer og 1 millimeter. 

Stjernene vi ser på himmelen, er så varme at de sender ut synlig, høyfrekvent hvitt lys. Objekter som har lavere temperaturer, vil imidlertid sende ut infrarødt, usynlig lys.

I dag, 13,7 milliarder år etter universets fødsel og «The Big Bang», er verdensrommet fylt av nedkjølt støv som sender ut slikt infrarødt lys. Dette er støv som stammer fra dannelsen av stjerner og galakser fra tidenes morgen og fram til i dag. 

Watts sammenligner det med det svake lyset fra restene av et bål som ligger og gløder. Kosmologene kaller det CIB – kosmisk infrarødt bakgrunnslys. 

– Om vi ser på det store bildet, så kan vi fortsatt se lyset fra «The Big Bang». Rett etter dette var all massen så tettpakket sammen at lyset ikke kunne unnslippe. Etter omtrent 300.000 år hadde universet utvidet seg nok til at lyset kunne slippe ut, forklarer Watts.

– Noe av det som interesserer meg mest, er å kunne se hvordan lysstyrken fra galaksene endrer seg over tid, sier forsker Duncan Watts. Her på et besøk ved Atacama Cosmology Telescope i Chile I 2016. (Foto: Privat)

Siden den gang har dette lyset fortsatt å spre seg gjennom verdensrommet. Etter hvert som tiden har gått, har lyset blitt strukket ut i stadig lengre bølgelengder – det har blitt rødere. Det er takket være universets stadige utvidelse. 

De aller første lysbølgene som slapp ut etter «The Big Bang» er nå faktisk blitt til mikrobølger. De har bølgelengder på flere centimeter.

Den svake bakgrunnsstrålingen

Det infrarøde lyset som Watts er interessert i, stammer dermed fra hendelser en stund etter «The Big Bang». Fra da de første stjernene ble dannet og de første galaksene tok form. 

– Det meste av forskning på tidlige galakser har dreid seg om å se på en og en galakse om gangen. Men bruker man kun ett teleskop, vil det ofte være så mange galakser i synsfeltet at de legger seg oppå hverandre. De lar seg ikke skille fra hverandre, sier Watts.

Denne illustrasjonen oppsummerer den nesten 14 milliarder år lange historien til vårt univers. Den viser de viktigste hendelsene fra den innledende fasen av kosmos, hvor egenskapene var nesten ensartede og bare brutt opp av små svingninger, til den rike variasjonen av kosmiske strukturer vi observerer i dag med stjerner og galakser. (Illustrasjon: ESA – C. Carreau)

Han forklarer at det største problemet med måling av kosmisk infrarød bakgrunnsstråling er at strålingen er ganske svak. Samtidig lever vi inne i vårt eget solsystem, inne i Melkeveien. Det er også fylt av slik kaldt, glødende støv.

Følger galakser gjennom kosmisk tid

Den beste måten å skille ut Melkeveien og støvet i vårt eget solsystem fra resten av universet er derfor å bruke mange ulike datasett fra forskjellige teleskoper og sette dem sammen i en felles modell, mener Watts. 

Han vil derfor bruke historiske data fra ulike satellitter. Det er blant annet JAXAs AKARI-satellitt, NASAs IRAS-satellitt og den kommende SPHEREx. Den vil være i funksjon fra neste år. 

– Disse datasettene dekker flere tiår med romobservasjoner. Så langt har de bare blitt analysert hver for seg. Nå vil vi sette dataene sammen i et felles rammeverk. Det har aldri blitt gjort før, sier Watts.

Om forskerne lykkes, vil de kunne presentere tredimensjonale kart over verdensrommet for ulike tidsepoker. På den måten kan man studere utviklingen av universet gjennom tid.

– Noe av det som interesserer meg mest, er å kunne se hvordan lysstyrken fra galaksene endrer seg over tid. Forskere har gjort dette før med svært følsomme instrumenter, men de har kun sett på veldig små områder om gangen. Det vi kommer til å gjøre er å lage kart over praktisk talt hele himmelen. Deretter vil vi dele det opp i ulike tidsepoker. Slik skal vi kunne følge galakser som danner seg gjennom den kosmiske tiden, sier Watts.