Astronomer finder uberørt gas fra Big Bang

Astronomer har opdaget to klumper af uregas i dybe rum - fra tidens morgen - ved hjælp af de 10 meter lange teleskoper ved WM Keck-observatoriet. Gasskyerne er for diffuse til at danne stjerner og viser praktisk talt intet tegn på at indeholde nogen "metaller", hvilket betyder noget, der er tungere end brint og helium - de to enkleste og letteste elementer i universet.

De eneste elementer, som astronomer har opdaget i skyerne, er brint og dens tungere isotop, deuterium. Manglen på metaller antyder kraftigt, at gasserne er reservoirer af uberørt materiale, der er tilbage fra Big Bang.

Computersimulering af den trådformede region, der omgiver en galakse - stedet, hvor de to uberørte gasskyer kunne opholde sig. Billedkredit: Ceverino, Dekel & Primack

Et papir af astronom Xavier Prochaska fra University of California Observatories-Lick Observatory, UC-Santa Cruz, og hans team vises online 20. november 2011 på Science Express .

Fordi stjerner smelter sammen atomer for at fremstille tungere elementer, har disse nyligt opdagede gasser aldrig været involveret i nogen stjerneproduktion i de to milliarder år mellem Big Bang og deres opdagelse. Med andre ord er det de resterende gasser, der er uændrede, da de blev oprettet i de første få minutter efter Big Bang.

Prochaska sagde:

På trods af årtiers indsats for at finde noget metalfrit i universet har naturen tidligere sat en grænse for berigelse på ikke mindre end en tusindedel af det, der findes i solen. Disse skyer er mindst 10 gange lavere end denne grænse og er den mest uberørte gas opdaget i vores univers.

En anden computersimulering, der viser den filamentøse region, hvor uberørt gas kunne opholde sig. Billedkredit: Ceverino, Dekel & Primack

Medforfatter Michele Fumagalli sagde:

Vi har søgt omhyggeligt efter ilt, kulstof, nitrogen og silicium - de ting, der findes på Jorden og solen i overflod. Vi finder ikke spor af andet end brint og deuterium.

Prochaska forklarede, hvordan de var i stand til at registrere mørk, kold, diffus gas omkring 12 milliarder lysår væk:

I dette tilfælde er vi faktisk nødt til at gøre lidt af et trick. Vi studerer gassen i silhuet.

Lyset fra en fjernere kvasar skinner skønt gassen. Elementerne i gassen absorberer meget specifikke bølgelængder af lys, som kun kan findes ved at opdele lyset i meget detaljerede spektre for at afsløre de mørke linjer med manglende lys.

Fumagalli beskrev det på en anden måde:

Hele analysen er på det lys, vi ikke fik. [Skyerne absorberer kun en lille brøkdel af det kvasariske lys, der bringer det til Jorden.] Men underskrifterne af brintabsorption er indlysende, så der er ingen tvivl om, at der er en masse gas der.

Klatter af uberørt gas er gode nyheder for astronomer, fordi de er en bekræftelse af teorien om, hvad de første elementer var, og hvordan de blev skabt i Big Bang. Hydrogen, helium, lithium og bor er de letteste elementer på den periodiske tabel med elementer, og de blev alle skabt for første gang i det, der kaldes Big Bang-nukleosyntesen (BBN).

Medforfatter John O'Meara fra Saint Michael's College i Vermont sagde:

Denne teori er meget velafprøvet hos Keck med hensyn til brint og dens isotop-deuterium. Et af conundrums fra det tidligere arbejde er imidlertid, at gassen også mindst viste spormængder af ilt og kulstof. De skyer, som vi har opdaget, er de første til at matche de fulde forudsigelser af BBN.

Opdagelsen afslører også, hvor anderledes det tidlige univers var fra i dag, hvor det er meget svært at finde et sted uden nogle metaller forårsaget af generationer af elementbyggende fusionsreaktorer, aka stjerner.

Nederste linje: Xavier Prochaska fra University of California Observatories-Lick Observatory, UC-Santa Cruz, og hans team har opdaget to klumper af oprindelig gas fra Big Bang ved hjælp af de 10 meter teleskoper på WM Keck Observatory. Gassen indeholder intet element, der er tungere end brint og helium, hvilket betyder, at gassen aldrig har været involveret i stjernedannelse. Deres papir vises online 20. november 2011 på Science Express .

Læs mere på WM Keck Observatory

Astronomer finder den lyseste kvasar i det tidlige univers

Den største, ældste masse af vand i universet