Ljuset från de första stjärnorna elektrifierade universum

Genom observationer från rymdteleskopet James Webb kan forskare nu med hög precision studera det tidiga universum för att förstå hur de första stjärnorna och galaxerna bildades och hur de i sin tur påverkade det omgivande universum som helhet.

Universum är i ett tillstånd av ständig utveckling. Observationer av det tidiga universum, de första åren efter Big Bang, visar små fluktuationer i fördelningen av materia som genom tyngdkraften succesivt växte och till slut ledde till vårt nuvarande universum fyllt med galaxhopar, galaxer, stjärnor och planeter. En av de viktigaste faserna i den här utvecklingen var bildandet av de första stjärnorna och galaxerna. Med hjälp av de senaste och mest kraftfulla teleskopen, till exempel James Webb, är det nu möjligt att studera de första stjärnorna och galaxerna. Deras ljus har färdats under mer än 13 miljarder år för att nå vårt solsystem.

– De första generationerna av stjärnor orsakade en viktig omvandling av universum. Innan de kom till var all gas i universum kall och neutral. Ultraviolett strålning från stjärnor och andra objekt i de första galaxerna hettade upp gasen och joniserade den med följden att elektronerna frigjordes från atomkärnorna, säger Matthew Hayes, som är docent i astrofysik vid institutionen för astronomi vid Stockholms universitet. 

Det som kallas ”universums återjonisering” började kring enstaka galaxer, men spred sig så småningom genom hela det omgivande universum. 

– Vi vet att detta har hänt men förstår fortfarande inte hur det gick till, säger Matthew Hayes. 

Observationer och beräkningar

Forskarna i projektet kommer att med hjälp av unika observationer från rymdteleskopet James Webb studera galaxer under tiden för de första stjärnorna och galaxerna, bestämma deras egenskaper och inverkan på återjoniseringen. Observationerna kommer att användas för att utveckla helt nya superdatorberäkningar för att beskriva de fysikaliska processer inuti galaxer som producerade den ultravioletta strålning som drev återjoniseringen, och hur den spred sig i universum. 

– Vårt mål att besvara de grundläggande frågorna om universums återjonisering: När började det? Hur spred sig de joniserade områdena över tid och rymd? När började galaxerna jonisera sin omgivning? Hur viktiga är stjärnhopar? Och vilken roll spelar svarta hål? Att förstå det är grundläggande för att förstå hur det universum vi lever i har uppstått och var vi kommer ifrån, säger Matthew Hayes.

Text Anette Gärdeklint Sylla, Stockholms universitet 
Bild Jonas Enander/Stockholms universitet