Galakser har måske ikke så diskrete grænser, som vi forestillede os. I stedet kan de måske strække sig ud med store afstande og danne et stort, sammenhængende hav af stjerner.
Dette er et tidsforløb fotografi af raketoptagelsen Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER), taget fra NASAs Wallops Flight Facility i Virginia i 2013. Billedet er fra den sidste af fire lanceringer. Billede via T. Arai / University of Tokyo
NASA meddelte sent denne uge (7. november 2014), at et eksperiment sendt til rummet via lydende raketter i 2010 og 2012 opdagede et overraskende overskud af infrarødt lys i det mørke rum mellem galakser, en diffus kosmisk glød, der var så lys som alle kendte galakser kombineret. Glødet menes at være fra forældreløse eller slyngelstjerner kastet ud af galakser under galakse-kollisioner. Disse astronomer antyder faktisk, at halvdelen af stjernerne i universet muligvis bor i det, vi længe har overvejet ekstragalaktisk rum. Resultaterne kunne omdefinere, hvad forskere mener om som galakser. Galakser har måske ikke så diskrete grænser, som vi forestillede os. I stedet kan de måske strække sig ud med store afstande og danne et stort, sammenhængende hav af stjerner.
Resultater fra den kosmiske infrarøde baggrundsexperiment eller CIBER - offentliggjort i tidsskriftet Videnskab denne uge - hjælper med at afvikle en debat om, hvorvidt denne baggrund infrarødt lys i universet, som tidligere blev opdaget af NASAs Spitzer-rumteleskop, stammer fra disse strømme af strippede stjerner for fjernt til at kunne ses individuelt, eller - en anden antydet mulighed - fra de første galakser at dannes i universet.
Michael Zemcov er hovedforfatter af en ny artikel, der beskriver resultaterne fra raketprojektet og en astronom ved California Institute of Technology (Caltech) og NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) i Pasadena, Californien. Han og hans team bestræbte sig på at studere, hvad astronomer kalder ekstragalaktisk baggrundslyseller EBL. EBL er i det væsentlige alt det akkumulerede lys fra stjerner gennem universets historie og spænder i bølgelængde fra ultraviolet, gennem det optiske og til det infrarøde. Zemcov sagde i en pressemeddelelse:
Vi tror, stjerner bliver spredt ud i rummet under galakse-kollisioner. Mens vi tidligere har observeret tilfælde, hvor stjerner kastes fra galakser i en tidevandsstrøm, indebærer vores nye måling, at denne proces er udbredt.
Her er en fusionerende galakse kaldet Arp 142. Sådanne fusioner er kendt for at frigive stjerner i det intergalaktiske rum, men denne nye undersøgelse antyder, at processen kan være udbredt. Det antyder, at så meget som halvdelen af alle stjerner i universet kan være blevet kastet ud af deres galakser ved galakskollisioner eller fusioner. Billede via videnskab
Denne kunstners koncept viser en visning af et antal galakser, der sidder i store glorier af stjerner. Stjernerne er for fjerne til at kunne ses individuelt og ses i stedet som en diffus glød, farvet gul på denne illustration. CIBER-raketeksperimentet opdagede denne diffuse infrarøde baggrundsglød i himlen - og til astronomernes overraskelse fandt de, at glødet mellem galakser svarer til den samlede mængde infrarødt lys, der kommer fra kendte galakser. Billede via NASA / JPL-Caltech
Ved hjælp af suborbital-lydende raketter, som er mindre end dem, der fører satellitter til rummet og er ideelle til korte eksperimenter, har CIBER taget videfeltbilleder af den kosmiske infrarøde baggrund med to infrarøde bølgelængder, der er kortere end dem, som Spitzer har set. Fordi vores atmosfære i sig selv lyser lyst på disse særlige bølgelængder af lys, kan målingerne kun udføres fra rummet.
Under CIBER-flyvningerne starter kameraerne i rummet, og klik derefter på billeder i cirka syv minutter, før de transmitterer dataene tilbage til Jorden. Forskere maskerede lyse stjerner og galakser ud fra billederne og udelukkede omhyggeligt alt lys, der kommer fra mere lokale kilder, såsom vores egen Mælkevejsgalakse. Hvad der er tilbage er et kort, der viser udsving i det resterende infrarøde baggrundslys, med pletter, der er meget større end individuelle galakser. Lysstyrken i disse udsving giver forskere mulighed for at måle den samlede mængde baggrundslys.
Til CIBER-teamets overraskelse afslørede kortene et dramatisk overskud af lys ud over, hvad der kommer fra galakserne. Dataene viste, at dette infrarøde baggrundslys har et blåt spektrum, hvilket betyder, at det øges i lysstyrke ved kortere bølgelængder. Dette er bevis på, at lyset kommer fra en tidligere uopdaget befolkning af stjerner mellem galakser. Lys fra de første galakser ville give et spektrum af farver, der er rødere end hvad der blev set.
James Bock er hovedundersøger for CIBER-projektet fra Caltech og JPL. Bock sagde:
Lyset ser for lyst og for blåt ud til at komme fra den første generation af galakser. Den enkleste forklaring, der bedst forklarer målingerne, er, at mange stjerner er blevet flået fra deres galaktiske fødested, og at de strippede stjerner i gennemsnit udsender omtrent lige så meget lys som galakserne selv.
Fremtidige eksperimenter kan teste, om omstrejfede stjerner faktisk er kilden til den infrarøde kosmiske glød. Hvis stjernerne blev kastet ud fra deres forældregalakser, skulle de stadig være placeret i samme nærhed. CIBER-teamet arbejder på bedre målinger ved hjælp af mere infrarøde farver for at lære, hvordan stripping af stjerner skete i løbet af den kosmiske historie.
Resultater fra to af fire CIBER-flyvninger, som begge blev lanceret fra White Sands Missile Range i New Mexico i 2010 og 2012, blev vist den 7. november i tidsskriftet Videnskab.
Der er forresten i de senere år en tendens til at se galakser som sammenkoblet på meget store skalaer. I september 2014 annoncerede for eksempel astronomer det superhobe af galakser ser ud til at være sammenkoblet. Det inkluderer vores eget lokale supercluster - den store klynge af galakser, der indeholder vores Mælkevej - som astronomer har navngivet Laniakea, betyder enorm himmel på hawaiisk. Astronomer har vidst i årtier, at galakser findes i grupper, ligesom vores egen lokale gruppe, der indeholder snesevis af galakser, og i massive klynger, der indeholder hundreder af galakser, alle sammen forbundet i en tråd af filamenter, hvor galakser er spændt som perler. Hvor disse filamenter krydser hinanden, finder vi enorme strukturer, kaldet superklynger. Superclusters ser ud til at være sammenkoblet, men grænserne mellem dem er dårligt definerede og ikke godt forståede. Læs mere om Laniakea og den muligvis sammenkoblede galaktiske superklynger.
Det meget tidlige univers blev antaget at være temmelig ensartet, da det ekspanderede udad fra Big Bang. Men der var områder med lidt højere tæthed. Over tid trak de tættere områder sig selv. Nu - ifølge moderne ideer om hvordan universet som helhed ser ud - har universet denne slags ”honningkam” -struktur. Væggen på honningkammen er superklynger af galakser. Således ser vi nu galakser som sammenkoblet på meget store skalaer. Vil det nye værk fra NASAs CIBER-lydende raketter være starten på at se dem også være sammenkoblet på mindre skalaer?
Nederste linje: Resultater fra et NASA-klingende raketeksperiment kunne omdefinere, hvad forskere mener om som galakser. Raketen opdagede et overraskende overskud af infrarødt lys i det mørke rum mellem galakser, en diffus kosmisk glød så lys som alle kendte galakser tilsammen. Glødet antages at være fra forældreløse eller slyngelstjerner, der er kastet ud af galakser. Således har galakser måske ikke så diskrete grænser, som vi forestillede os. I stedet kan de måske strække sig ud med store afstande og danne et stort, sammenhængende hav af stjerner.