För länge sedan, långt borta…

Sedan den tysk-nederländske glasögontillverkaren Hans Lipperhey (ca 1570–1619) 1608 försökte patentera det som vi idag känner som refraktorteleskopet, har sådana instrument blivit ett av vetenskapens viktigaste och mest användbara verktyg. Den italienska fysikern och matematikern Galileo Galilei (1564–1642) riktade sitt hemmagjorda teleskop mot natthimlen i januari 1610, vilket för alltid förändrade vår förståelse av de många ljuspunkter som syns i mörkret ovanför oss.

Precis som på de flesta andra områden i världshistorien, gjordes tekniska framsteg även bland teleskopen, det gällde såväl konstruktionen som deras storlek. Det har lett till att vi nu har två stora exempel i rymden. Ovanför jordens turbulenta atmosfär kan de studera universum med oöverträffad skärpa och högre upplösning, vilket inkluderar användning av delar av det elektromagnetiska spektrumet som vi inte ens kan se med våra ögon. De två som utan tvekan är mest kända är Hubble rymdteleskopet (HST), som sköts upp i omloppsbana runt jorden 1990, och James Webb rymdteleskopet (JWST) som nådde sin destination, en solbana nära Lagrange-punkten L2 mellan solen och jorden, cirka 1,5 miljoner kilometer från jorden, i januari 2022.

Sedan JWST började sin aktiva verksamhet, har det flyttat gränserna för hur långt vi kan se in i universums förflutna. Som de flesta av er redan vet tar det längre tid för ljuset att nå oss ju längre bort astronomiska objekt befinner sig. Två ofta citerade exempel är vår egen sol, som ligger 8 ljusminuter bort, och Andromedagalaxen, som ligger 2½ miljoner ljusår bort. Det innebär att varje dag vi tittar ser vi vår dagstjärna som den var för 8 minuter sedan, och denna galax som är synlig för blotta ögat som den var för 2½ miljoner år sedan.

Astronomernas bästa uppskattning av när Big Bang inträffade och skapade det universum vi ser idag, är för 13,75 miljarder år sedan. En av anledningarna till att stora teleskop byggs för användning både på jorden och i rymden är för att försöka hitta objekt som ligger allt längre bort. Det slutgiltiga målet är att komma närmare den tidpunkt då denna händelse inträffade.

JWST har nu observerat ett objekt så långt borta, en ljus galax med beteckningen MoM-z14, att det existerade ”bara” 280 miljoner år efter Big Bang. Med andra ord har en detektor på James Webb Space Telescope som observerar i det nära infraröda spektrumet visat att ljuset från detta objekt har färdats till oss under 13,5 av universums uppskattade 13,8 miljarder år av existens.

Så här ser bilden från JWST ut. Alla objekt som du kan se, med undantag för Vintergatans egna stjärnor, som har sex långa spikar som sträcker sig från dem (som den uppe till vänster – en effekt av rymdteleskopets optik), är enskilda galaxer. Till höger på bilden ser du en infälld bild med linjer som riktar din uppmärksamhet mot där MoM-z14 syns bland de andra.

Även om denna lilla ”fläck” av gulaktigt ljus inte ser så mycket ut, finns det en ovanlig sak med den och ett antal andra galaxer som upptäckts så nära tiden så snart efter Big Bang. De är oväntat ljusa! De är inte bara ljusa, utan 100 gånger ljusare än vad man trott i teorin, att de skulle vara. Som man kan förstå är den stora frågan varför, eftersom stjärnorna i sådana galaxer inte har haft tillräckligt med tid för att ett av de observerade elementen, kväve, inte borde ha hunnit att bildats under stjärnornas utveckling.

Vår egen galax, Vintergatan, kan kanske bidra till att ge ett svar. Några av de äldsta stjärnorna i den innehåller också kväve, precis som i MoM-z14 och de andra ovanligt ljusstarka galaxerna från det tidiga universum. En möjlig förklaring till dessa avlägsna exempel kan vara den mycket högre densiteten i deras lokala miljö relativt kort efter Big Bang. Sådana förhållanden skulle leda till supermassiva stjärnor, som kunde ha producerat allt kväve som observerats i dessa galaxer.

En annan egenskap hos sådana ljusa unga galaxer är att de kan ha bidragit till att rensa bort den tjocka dimma av urväte som skapades vid Big Bang. När detta fördunklade material började rensas bort blev det möjligt för ljuset från galaxen och andra objekt att påbörja sin långa resa genom rymden fram till idag, så att det nu kan observeras av rymdteleskop som Hubble och Webb.

För att se ESA:s pressmeddelande och foton, följ denna länk. Här finns också en kort video där man zoomar in på bilderna av galaxer i förgrunden tills man når galaxen MoM-z14.

Text: Tom Callen