Vores komplekse univers - chock fuld af galakser, sorte huller og kvasarer - dukkede ikke bare op efter Big Bang. I titusinder af millioner af år var universet en mørk vidde, fuld af ioniseret brint og helium. Men på et tidspunkt - forskere er ikke sikre på hvornår - disse virvlende gasser antændte de første stjerner. Det er en periode kendt som Cosmic Dawn.
Som Jonathan Amos på BBC rapporterer, har forskere fundet spor af nogle af de første stjerner, hvilket antyder, at de blinkede til livet ca. 250 millioner år efter Big Bang.
Som Ethan Siegal på Forbes rapporterer, er vores nuværende generation af teleskoper, ligesom Hubble-rumteleskopet, ikke udstyret til at kigge ind i de dybeste dybder i rum og tid. Den ældste og længste galakse, der er direkte påvist, er GNZ-11, der dannede kun 400 millioner år efter Big Bang. Men forskere mener, at de første stjerner begyndte at flimre engang mellem 380.000 år efter Big Bang og fremkomsten af tidlige galakser som GNZ-11.
Mange astronomer har antaget, at de første stjerner tændtes omkring 200 millioner år efter Big Bang. Men vi har ikke med succes fået et glimt af disse stjerner. Efter milliarder af års rejser skifter deres lys ind i den infrarøde ende af spektret, hvilket gør det sværere at opdage uden specielt udstyrede IR-teleskoper. Og de tidligste stjerner er ofte indhyllet i en suppe af neutrale partikler, der optager deres svage flimre.
Derfor stod et internationalt team af astronomer til denne nye undersøgelse i tidsskriftet Nature på indirekte beviser, der i stedet søgte efter underskrifter af ilt og helium - elementer, der kun kan oprettes i stjernerne.
Som Amos forklarer vendte forskerne deres syn på galaksen MACS1149-JD1, der ligger milliarder af lysår væk, ved hjælp af to jordbundne teleskoper: Atacama Large Millimeter / Submillimetre Array (Alma) og Det Europæiske Sydlige Observatoriums Very Large Telescope (VLT ).
De fandt ud af, at udvidelsen af universet i løbet af milliarder af år flytter lyset. Og ved at analysere dette skift regnede forskerne alderen på ilt- og brint-signaturerne, selvom de ikke direkte kan se galaksen.
Richard Ellis, professor i astrofysik ved University College London og medforfatter til undersøgelsen, fortæller Amos, at dette ilt har en rødskift på 9, 1. ”Det betyder, at universet er ekspanderet ni til 10 gange, siden lyset forlod dette objekt. Vi ser tilbage på omkring 97 procent af vejen til Big Bang [13, 8 milliarder år siden], da universet kun var omkring 500 millioner år gammelt, ”siger han.
Ifølge en pressemeddelelse brugte teamet derefter infrarød spektroskopi fra NASAs Spitzer og Hubble-rumteleskopet for at se på lysstyrken i JD1. Ved hjælp af denne lysstyrke og den bedste model for stjerneudvikling var de i stand til at udlede stjernernes alder i JD1.
”Det giver os en indikation af, hvor meget tidligere i universets historie - som vi i øjeblikket ikke kan undersøge med vores teleskoper - at dette objekt faktisk dannede sig, ” fortæller Ellis til Amos. "Og vi finder ud af, at denne galakse dannede dens stjerner, da universet kun var 250 millioner år gammelt, hvilket er ligesom 2 procent af universets nuværende tidsalder."
Selvom en god start, vil kigning endnu længere i rum og tid kræve lidt ekstra ildkraft. James Webb-rumteleskopet, hvis lancering er blevet forsinket fra 2018 til 2020, vil være udstyret med sensorer, der giver det mulighed for at se infrarødt stjernelys og trænge ind i uklarheden i det tidlige univers og måske hjælpe os med direkte at observere den første stjernelys.
”At bestemme, hvornår kosmisk daggry skete, svarer til den 'hellige gral' af kosmologi og galaksdannelse, ” siger Ellis i en anden pressemeddelelse. Med denne seneste undersøgelse siger han, ”der er en fornyet optimisme, vi kommer tættere på og tættere på at være direkte vidne til stjernelysets fødsel. Da vi alle er lavet af forarbejdet stjernemateriale, finder dette virkelig vores egen oprindelse. ”
