Små galaxer kan ge ny kunskap om det tidiga universum

 

Bild https://ras.ac.uk  A) En mörk materia-karta i vårt närområde i universum. De två stora densiteterna är mörka materia-halos i Vintergatan och Andromedagalaxen. (B) Inzoomat på mörk materiekarta som visar ett litet område av mörk materia 700 miljoner år efter Big Bang. (C-1 och C-2) stjärnor och gas i den simulerade ultrasvaga dvärggalaxen, bildade i centrum av den lilla mörka materie-halon i bild B. De två bilderna visar två olika strålningsnivåer strax efter Big Bang. Den avslöjar hur den ultrasvaga dvärggalaxen ändrar sina egenskaper beroende på vilken strålning den handlar om. Skalan på varje bild är i ljusårsenheter. Credit J Sureda/A Fattahi/S Brown/S Avraham Licenstyp Attribution (CC BY 4.0)

Dvärggalaxer beskrivs ofta som små satelliter till Vintergatan. De bildades i små mörk materia-halos som förutsägs av den standardiserade kosmologimodellen. De svagaste exemplen på sådana system är extrema både i storlek och skörhet, och ligger på gränsen för vår kunskap om galaxbildning och mörk materia.

"I detta arbete presenterade vi en helt ny uppsättning kosmologiska simuleringar med fokus på de svagaste galaxerna i universum, med en aldrig tidigare skådad upplösning. Detta är utan tvekan det största urvalet av sådana galaxer som någonsin simulerats i dessa upplösningar," beskriver docent Dr Azadeh Fattahi vid Oskar Klein Centre (OKC) i Stockholm vilket var den som ledde den nya studien i LYRA-samarbetet  med Durham University och University of Hawaii.

"De minsta galaxerna kallas ultrasvaga dvärggalaxer och är en miljon gånger mindre massiva än Vintergatan eller mindre. På grund av deras lilla storlek har dessa galaxer visat sig vara mycket svåra att modellera och simulera. Den nu nya datorsimuleringssviten representerar ett stort steg framåt och möjliggör en systematisk bild av hur dessa galaxer bildas och utvecklas över tid. En användbar liknelse är följande, för växter och grödor och hur deras odling är känslig för väderförhållandena," beskriver Shaun Brown, som ledde studien medan han arbetade vid OKC och Durham University. (I betydelse av miljö och händelser över tid)

"På samma sätt som skörden från en sommargröda indirekt kan berätta mycket om hur vädret på våren måste ha varit, kan egenskaperna hos svaga dvärggalaxer idag berätta mycket om universums förhållanden eller rymdväder vid en mycket tidigare tidpunkt."

Det som gör resultaten särskilt aktuella är att simuleringarna gör mer än att bara visa på och återge svaga dvärggalaxer utveckling. De antyder även att dessa lokala objekt kan fungera som en sond av universums tidigaste 'klimat' (miljö). Teamet undersökte hur olika antaganden om den tidiga strålningsmiljön påverkar vilka små mörka materia-halon som stjärnor har och kan bildas i.

"I artikeln studerade vi två olika antaganden om egenskaperna hos det tidiga universum när det var mindre än 500 miljoner år gammalt. Syftet var att förstå effekten på egenskaperna hos dessa små galaxer idag när universum är 13 miljarder år gammalt," beskriver Brown.

Brown tillägger "Vi har funnit att dessa små ultrasvaga galaxer är mycket känsliga för dessa förändringar över tid medan mer massiva galaxer, som vår Vintergata inte är så känsliga över tid . För de minsta galaxerna kan tidiga förhållanden avgöra om de blir synliga galaxer eller förblir stjärnlösa mörka materia-halos." (Jag har fritt översatt en del för att förenkla förståelsen av texten och ta bort icke nödvändiga omskrivningar)

"Spännande nog kommer vi inom en snar framtid att ha data från Vera C. Rubin-observatoriet vilket kommer att kunna hitta många fler av dessa ultrasvaga dvärgar omkring Vintergatan," beskriver Dr Fattahi.

Många astronomer hoppas att Rubin kan leverera en nästan komplett antalav Vintergatans satellitgalaxer.

"Vårt arbete tyder på att dessa kommande observationer av det mycket lokala universum kommer att kunna begränsa hur universum såg ut i sin linda, något vi för närvarande inte kan komma åt direkt med andra observationer," beskriver Dr Fattahi.

"Att köra dessa datasimuleringar är utmanande och extremt dyrt både tidsmässigt och beräkningsmässigt. Totalt tog det mer än sex månader att köra alla simuleringar," beskriver Dr Fattahi.

Simuleringen producerar mycket stora mängder data (totalt 300 terabyte). 

Största delen av arbetet utfördes på COSMA8-superdatorn som är designad för simuleringsdriven forskning. Durham Universitys Institute for Computational Cosmology är värd för COSMA 8 på uppdrag av Storbritanniens DiRAC High Performance Computing Facility.

Framåt planerar Dr Fattahis team att använda den nya sviten för att ta itu med frågor som fortfarande är olösta i modern galax- och strukturbildning. Ex var vi kan hitta den allra första generationen stjärnor som bildades i universum? Vad säger egenskaperna hos ultrasvaga dvärggalaxer oss om mörk materians natur? 

Studien  ‘LYRA ultra-faints: The emergence of faint dwarf galaxies in the presence of an early Lyman-Werner background’ by Brown et al. har publicerats och kan läsas här Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 

Komet 3I/ATLAS bildades i en mycket kallare del av universum än vårt solsystem.

 

Bild  https://www.almaobservatory.or Illustrationen jämför innehållet av halvtungt vatten i den interstellära kometen 3I/ATLAS (vänster) och på jorden (höger). Bilderna illustrerar den relativa mängden halvtunga vattenmolekyler (HDO vilket förekommer, då endast en av vätekärnorna har en neutron. Halvtungt vatten utgör en del i naturligt förekommande vatten, med proportionerna 1 del halvtungt vatten till 3200 delar lätt vatten), vilket visar att 3I/ATLAS innehåller över 30 gånger mer HDO än vad som finns i jordens hav. Detta förhöjda förhållande tyder på att kometen bildades i en extremt kall miljö, mycket annorlunda än de förhållanden som formade vårt solsystems planeter. Källa: NSF/AUI/NSF NRAO/M.Weiss

Nya observationer från Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) har gett den första mätningen någonsin av deuterat vatten (halvtungt vatten) i ett interstellärt objekt. Upptäckten avslöjar att den interstellära kometen 3I/ATLAS innehåller minst 30 gånger så stor andel halvtungt vatten som finns i kometer från vårt eget solsystem vilket ger ett direkt kemiskt fönster mot de kalla förhållanden under vilket kometens solsystem (stjärna)  bildades.

Forskningen leddes av doktoranden Luis E. Salazar Manzano vid University of Michigan, i samarbete med biträdande professor Teresa Paneque-Carreño, som var huvudansvarig för ALMA-teleskopets programs tidsschema som möjliggjorde dessa observationer. Datan erhölls med ALMAs Atacama Compact Array (ACA) bara sex dagar efter att 3I/ATLAS nått sin närmaste punkt till solen. Ett smalt observationsfönster möjliggjort av ALMAs unika förmåga att peka mot solens riktning till skillnad från de flesta andra optiska teleskop.

"Våra nya observationer visar att de förhållanden som ledde till bildandet av vårt solsystem skiljer sig mycket från hur andra planetsystem utvecklades i olika delar av vintergatan," beskriver Salazar Manzano.

Kometer kallas ofta för smutsiga snöbollar, delvis på grund av deras höga vattenhalt. Vatten som bär på frusna kemiska spår av miljön där de bildades. Tillsammans med vanligt vatten (H₂O) innehåller kometer en molekylvariant kallad deuterat vatten (HDO), där en väteatom ersätts av deuterium, en väteatom med en extra neutron. I kometer i solsystemet finns ungefär en molekyl halvtungt vatten för varje tiotusen molekyler vanligt vatten. I 3I/ATLAS är den kvoten minst 30 gånger högre och över 40 gånger större än andelen som finns i jordens hav.

Noterbart är att vanligt vatten (H₂O) självt låg under ALMA:s detektionströskel under dessa observationer. 

Detta förhöjda förhållande pekar på ett ursprung i en exceptionellt kall och kemiskt distinkt miljö. "De kemiska processer som leder till förhöjning av deuterat vatten är mycket känsliga för temperatur och kräver vanligtvis miljöer kallare än cirka -243,15 °Celcius beskriver Salazar Manzano. Kvoten sattes när kometens hemsystem bildades och har bevarats intakt under hela dess interstellära resa.

ALMAs avgörande roll i denna upptäckt var avgörande. Paneque-Carreño noterade: "De flesta instrument kan inte peka mot solen, men radioteleskop som ALMA kan. Vi kunde observera kometen inom några dagar efter perihelion, precis när den kikade fram från sin passage bakom solen. Detta gav oss en begränsning på dessa molekyler som inte är möjlig med andra instrument."

Utöver att vara ett kemiskt fingeravtryck av ett avlägset planetsystem, har HDO/H₂O-förhållandet en särskild kosmologisk betydelse då mängderna av deuterium och väte fastställdes under själva Big Bang  görs denna mätning till en unikt grundläggande undersökning av de förhållanden under vilka andra världar blir till. "Varje interstellär komet tar med sig lite av sin historia. Vi vet inte exakt var den bildades men med instrument som ALMA kan vi börja förstå förhållandena på den platsen och jämföra dessa med vårt eget solsystems," beskriver Paneque-Carreño.

Forskningsresultatet publiceras i Nature Astronomy den 24 april 2026 under titeln "A Direct View of the Chemical Properties of Waterfrom Another Planetary System: Water D/H in 3I/ATLAS" av Salazar Manzano, Paneque-Carreño med flera.

Det ursprungliga pressmeddelandet utfärdades av National Radio Astronomy Observatory (NRAO), en ALMA-partner på uppdrag av Nordamerika.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en internationell astronomianläggning, är ett partnerskap mellan European Southern Observatory (ESO), USA:s National Science Foundation (NSF) och National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan i samarbete med Republiken Chile. ALMA finansieras av ESO på uppdrag av dess medlemsstater, av NSF i samarbete med National Research Council of Canada (NRC) och National Science and Technology Council (NSTC) i Taiwan, samt av NINS i samarbete med Academia Sinica (AS) i Taiwan och Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

Gåtan hur det lokala universum accelererar (i vintergatan och 600 ljusår om denna)

 

Bild https://noirlab.edu  Konstnärlig tolkning av de kosmiska avståndsstegen. En rad överlappande metoder som används för att mäta avstånd över universum där varje steg på stegen ger information som kan användas för att bestämma avståndet på nästa högre steg. Metoderna inkluderar observationer av pulserande Cepheid-variabla stjärnor, röda jättestjärnor som lyser med känd ljusstyrka, typ Ia-supernovor och vissa typer av galaxer. I ovan illustration börjar avståndsstegen vid Coma-hopen som är den närmaste galaxhopen till oss. Avståndet till Coma-klustret kan mätas direkt med hjälp av observationer av typ Ia-supernovor inom hopen. Typ Ia-supernovor har en förutsägbar ljusstyrka som gör dem pålitliga som objekt för avståndsberäkningar. CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA/J. Pollard Bildbehandling: D. de Martin & M. Zamani (NSF NOIRLab)

Astronomer har försökt mäta universums expansionshastighet med två fundamentalt olika metoder. Den ena metoden bygger på att mäta avstånd till stjärnor och galaxer i det närliggande universum. Den andra använder mätningar av den kosmiska mikrovågsbakgrunden för att förutsäga vad expansionshastigheten skulle vara idag enligt standardmodellen för kosmologi.

Dessa två metoder förväntas ge samma resultat men gör inte det. Mätningar baserade på det närliggande universum indikerar konsekvent en högre expansionshastighet omkring 73 kilometer per sekund per megaparsec medan förutsägelser utifrån det tidiga universum ger ett lägre värde, närmare 67 eller 68. Även om den numeriska skillnaden är måttlig är den mycket större än vad som kan förklaras av statistisk osäkerhet. Denna ihållande oenighet känd som Hubble-spänningen, har nu observerats i flera oberoende studier och olika teknik.

Genom att samla decennier av oberoende observationer i en enda, enhetlig ram har ett internationellt samarbete med astronomer uppnått den mest precisa direkta mätningen hittills av expansionshastigheten i det närliggande universum. I en artikel publicerad den 10 april i Astronomy & Astrophysics rapporterar H0 Distance Network (H0DN) Collaboration ett värde på Hubble-konstanten på 73,50 ± 0,81 kilometer per sekund per megaparsec, vilket motsvarar en precision på strax över 1%.

Studien, "The Local Distance Network: a community consensus report on the measurement of the Hubble-konstant med ∼1% precision," är resultatet av en bred samhällsinsats som lanserades vid International Space Science Institute (ISSI) Breakthrough Workshop, "What's under the H0od?", som hölls vid ISSI i Bern, Schweiz, i mars 2025.

"Detta är inte bara ett nytt värde av Hubble-konstanten," noterar de, "det är en gemenskapsbyggd ram som för samman årtionden av oberoende avståndsmätningar, transparent och tillgängligt."

NSF NOIRLab bidrog med både expertis och observationsdata till detta arbete. John Blakeslee, astronom och forsknings- och vetenskapschef vid NSF NOIRLab och  medlem i samarbetet var en av de som skrev studien. Studien inkluderar data från teleskop vid NSF Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) i Chile och NSF Kitt Peak National Observatory (KPNO) i Arizona, båda program inom NSF NOIRLab. Dessa data integrerades i en bredare, samarbetsinriktad ram som omfattar både mark- och rymdbaserade observatorier, vilket bidrog till att stärka det övergripande resultatet.

"Detta arbete utesluter i praktiken förklaringar till Hubble-spänningen som bygger på ett enda förbisett fel i lokala avståndsmätningar," avslutar författarna. "Om spänningen är verklig, som den växande mängden bevis antyder kan den peka på ny fysik bortom den vanliga kosmologiska modellen."

Konsekvenserna är betydande. Den lägre expansionshastighet som härleds från det tidiga universum beror på den standardmodellen för kosmologi vilken beskriver hur universum har utvecklats sedan Big Bang. Om den modellen är ofullständig till exempel om den inte fullt ut tar hänsyn till beteendet hos mörk energi, nya partiklar eller gravitationsförändringar skulle dess förutsägelser för dagens expansionshastighet påverkas.

I så fall är Hubble-spänningen kanske inte resultatet av mätfel, utan snarare bevis på att den nuvarande modellen av universum saknar en nyckelkomponent. Det lokala avståndsnätverket etablerar också en ram för framtida undersökningar. Genom att göra  metoder och data öppet tillgängliga har samarbetet skapat en grund som kan utökas med nya observationer. Med nästa generations observatorier som förväntas ge ännu mer precisa mätningar siktar astronomer på att avgöra om denna avvikelse slutligen kommer att lösas eller fortsätta peka mot ny fysik.

 Denna forskning presenteras i en artikel med titeln "The Local Distance Network: A community consensus report on the measurement of the Hubble constant at ∼1% precision" som publiceras i Astronomy & Astrophysics. 

Marsrovern upptäckte organiska föreningar på Mars

 

Bild https://www.nasa.gov NASAs Curiosity Mars-rover tog denna selfie den 25 oktober 2020 efter att ha borrat ut ett bergprov från en plats med smeknamnet "Mary Anning." Efter år av omfattande analys har stenen nu visat sig innehålla den största mångfalden av organiska molekyler som någonsin hittats på Mars. NASA/JPL-Caltech/MSSS

Stenprovet, med smeknamnet "Mary Anning 3" efter en engelsk fossilinsamlare och paleontolog, samlades in på en del av Mount Sharp (högsta punkten eller berget av Galekratern) som var täckt av sjöar och bäckar för miljarder år sedan. Denna plats har torkat ut flera gånger under planetens forntida historia, och berikade så småningom området med lermineraler. Mineral som är särskilt bra på att bevara organiska föreningar,  kolinnehållande molekyler som är livets byggstenar och finns i hela solsystemet.

Bland de nyligen identifierade molekylerna finns en kvävheterocykel innebärande en ring av kolatomer som inkluderar kväve. Denna typ av molekylstruktur anses vara en föregångare till RNA och DNA, två nukleinsyror som är avgörande för genetisk information.

"Upptäckten är ganska djupgående eftersom dessa strukturer kan vara kemiska föregångare till mer komplexa kvävehaltiga molekyler," beskriver artikelns (varifrån mitt inlägg utgår) huvudförfattare, Amy Williams från University of Florida i Gainesville. "kvävehaltiga heterocykler (eller heterocykliska kväveföreningar) cykliska (ringformade) organiska föreningar där ringstrukturen består av både kolatomer och minst en kväveatom har aldrig tidigare hittats på Mars yta eller bekräftats i marsianska meteoriter."

En annan spännande upptäckt var bensotiofen (en aromatisk heterocyklisk organisk förening med formeln C8H6S) en kol- och svavelhaltig molekyl som har hittats i många meteoriter. Dessa meteoriter, tillsammans med de organiska molekylerna i dem, anses av vissa forskare ha orsakat prebiotisk kemi (studiet av de abiotiska (icke-levande) kemiska processer som föregick livets uppkomst, där enkla organiska molekyler bildade mer komplexa strukturer som RNA, proteiner och cellmembran) i det tidiga solsystemet.

Hubbleteleskopet upptäcker unga stjärnor i Trifidnebulosan

 

Bild https://science.nasa.gov  NASA firar Hubbletelekopets 36-årsjubileum med en ny bild av Trifidnebulosan. Ett stjärnbildande område som teleskopet  tog en bild på första gången 1997. Teleskopet utnyttjade nästan hela sin operativa livslängd för att visa oss förändringar i nebulosan på mänskliga tidsskalor med en nu förbättrad kamera. NASA, ESA, STScI; Bildbehandling: Joseph DePasquale (STScI)

Hubbles bild på Trifidnebulosan (även känd som Messier 20 eller M20) fokuserar på ett "huvud" och en böljande "kropp" bestående av ett rostfärgat moln av gas och damm som liknar en marin havscitron, eller havssnigel, som ser ut att glida genom kosmos.

Kosmiska havslemons vänstra "horn" är en del av Herbig-Haro 399, en plasmastråle som periodiskt skjuts ut under århundraden av en ung protostjärna inbäddad i havscitronens huvud. Förändringar, som visas i videon nedan, gör det möjligt för forskare att mäta utflödeshastigheterna och avgöra hur mycket energi protostjärnan injicerar i dessa områden. Dessa mätningar kommer att ge insikter i hur nybildade stjärnor interagerar med sin omgivning. Längst ner till höger finns bevis på motströmmen: taggiga orange och röda linjer som "löper" ner längs baksidan av sjöcitronens nacke, där ett naturligt V syns i det bruna dammet.

Det mörkare, mer triangulära "hornet" till höger om "huvudet" hyser en annan ung stjärna i spetsen med en  svaglysande röd prick med en liten stråle. Den gröna bågen ovanför kan vara  en cirkumstellär skiva som  eroderas av det intensiva ultravioletta ljuset från närliggande massiva stjärnor. Det klarare området runt denna protostjärna antyder att den nästan är färdigt bildad.

Omedelbart till vänster om Cosmic Sea Lemon finns en liten, svag pelare som liknar en vattenbjörn. Mycket av denna pelares gas och damm har blåsts bort medan det tätaste materialet högst upp finns kvar.

Streck och skarpa linjer ger fler ledtrådar om andra unga stjärnors aktiviteter här. Se ett exempel genom att titta nära mitten efter en vågig vinklad linje som börjar i en klar orange kulör och slutar i en flammande röd färg. I bilden verkar den röra sig, vilket betyder att det kan vara en jetstråle som skjuts ut av en annan aktivt bildande stjärna som är djupt höljd i damm. I Hubbles observationer av synligt ljus är den klaraste vyn uppe till vänster blåare. Starkt ultraviolett ljus från massiva stjärnor, som inte är i synfältet tog bort elektroner från närliggande gas och skapade ett sken med vindar som skulpterade en bubbla genom att rensa bort omgivande damm.

På toppen nebulosans huvud strömmar ljusgul gas uppåt. Detta är ett exempel på ultraviolett ljus som plöjer in i det mörkbruna dammet och sliter bort och demonterar gasen och dammet.

Många av dessa åsar och sluttningar av mörkbrunt material kommer att finnas kvar i några miljoner år, medan stjärnornas ultravioletta ljus långsamt drar till sig gasen. De gastätaste områdena är platser för protostjärnor  dolda i synligt ljus.

Det högra hörnet av nebulosan är nästan kolsvart. Det är här dammet är som tätast. Stjärnorna som ses här är en troligen inte en del av denna stjärnbildande region utan kan finnas närmare oss, i förgrunden.

Under miljontals år kommer nebulosans gas och damm att försvinna  endast stjärnor kommer att finnas kvar.

Den enorma kraften i jetstrålar från svarta hål

 

Bild https://www.curtin.edu.au  som visar den starka stjärnvinden då superjättestjärnan skjuter bort jetstrålarna som skjuts ut av det svarta hålet i närområdet av stjärnan. Källa: International Centre for Radio Astronomy Research

Ny forskning under ledning från Curtin University har använt ett radioteleskop för att ta bilder som mäter den enorma kraften hos jetstrålar från svarta hål vilka bekräftar forskares teorier om hur svarta hål hjälper till att forma universums struktur.

För att registrera mätningen använde forskarna en rad sammanlänkade teleskop över jorden separerade av stora avstånd för att observera jetstrålar från  svarta hål som kastades vidare utifrån ovan stjärnas vindar ungefär som starka vindar på jorden kan driva runt vatten i en fontän.

Genom att känna till vindens kraft och mäta hur mycket jetstrålarna böjdes kunde forskarna för första gången fastställa jetstrålarnas kraft från källan.

Dessutom kunde de bestämma hastigheten på det svarta hålets jetstrålar som visade sig vara ungefär hälften av ljusets hastighet eller 150 000 km per sekund.

Forskningen leddes från Curtin Institute of Radio Astronomy (CIRA) och Curtin-noden vid International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) i samarbete med University of Oxford.

Huvudförfattaren Dr Steve Prabu, som arbetade vid CIRA vid tiden för forskningen och som nu är baserad vid University of Oxford, beskriver att forskarna kunde göra mätningen med hjälp av en sekvens av bilder av "rörliga strålar"  till att beskriva jetstrålarnas rörelsemönster när de upprepade gånger avleddes i olika riktningar av superjättestjärnans kraftfulla vindar när stjärnan och det svarta hålet rörde sig runt i sina banor.

Dr Prabu beskrev att mätningen gjorde det möjligt för forskare att förstå vilken andel av energi som frigörs runt svarta hål som kunde avsättas i omgivningen och förändrade miljön.

"En viktig upptäckt från denna forskning är att cirka 10 procent av energin som frigörs när materia faller in mot det svarta hålet trycks bort av jetstrålarna," beskriver Dr Prabu.

"Detta är vad forskare vanligtvis antar i storskaliga simulerade modeller av universum, men det har varit svårt att bekräfta detta tills nu genom observation."

Medförfattaren professor James Miller-Jones, från CIRA och Curtin-noden på ICRAR, beskriver att tidigare metoder endast kunde mäta den genomsnittliga strålkraften över tusentals eller till och med miljontals år vilket förhindrade noggranna jämförelser med röntgenenergin som omedelbart frigjordes från  infallande materia.

"Och eftersom våra teorier antyder att fysiken kring skilda storlekar av svarta hål är mycket lik kan vi nu använda denna mätning för att förankra vår förståelse av jetstrålar, oavsett om de kommer från svarta hål med 10 eller 10 miljoner gånger solens massa," beskriver professor Miller-Jones.

"Med radioteleskopprojekt som Square Kilometre Array Observatory som för närvarande byggs i Western Australia och Sydafrika, förväntar vi oss i framtiden att upptäcka jetstrålar från svarta hål i miljontals avlägsna galaxer och den ankarpunkt som denna nya mätning ger kommer att hjälpa till att kalibrera deras totala effekt.

"Svarta håljetstrålar ger en viktig källa till återkoppling till omgivningen och är avgörande för att förstå galaxers utveckling."

I en artikel publicerad i Nature Astronomy beskriver forskarna att jetstrålarnas kraft i Cygnus X-1  ett system bestående av det första bekräftade svarta hålet och en superjättestjärna motsvarade effekten den från 10000 solar av vår sols storlek.

Är Mörk materia svarta hål från ett annat eller tidigare universum

 

Bild wikipedia av det svarta hålet i galaxen Messier 87, taget med Event Horizon Telescope.

Ny forskning tyder på att reliker av svarta hål från tiden före Big Bang fortfarande kan forma galaxer idag. Dessa svarta hål skulle kunna förklara mörk materia, en av de största olösta frågorna inom enligt kosmologin. Enrique Gaztanaga, professor i astrofysik vid Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth

Generellt sett är svarta hål områden i rumtiden där materia är komprimerad i ett litet utrymme. Mörk materia är materia som inte reflekterar eller absorberar ljus. Vi vet att den existerar tack vare dess gravitationseffekt på galaxer och andra kosmiska strukturer vi kan beskåda därute.

Den kan ses som "limmet" som håller galaxer samman. Men vi vet inte vad den består av på en grundläggande nivå. De flesta fysiker tror att mörk materia består av en ännu oupptäckt subatomär partikel.

Men uråldriga svarta hål från tiden före Big Bang passar också in på beskrivningen. De är mörka, men bär massa precis de egenskaper som krävs för ovan teori. 

Gaztanaga beskriver att han har utforskat denna idé i en ny artikel i tidskriften The Conversation . Självklart kräver idén om relik-svarta hål också en omprövning av själva big bang.

I nästan ett sekel spårade kosmologer universums historia tillbaka till detta enda, dramatiska ögonblick kallat BigBang. Men kanske var detta inte den absoluta början på tiden. Kanske fanns det ett universum före Big Bang. Tillsammans erbjuder studs-scenariot ett enhetligt sätt att ta itu med flera långvariga problem inom kosmologin.

Big bang-singulariteten ersätts av en kvantövergång. Denna övergång kan relateras till begreppet "Einstein–Rosen-bron": en matematisk länk mellan två olika områden av rumtiden.

Inflation uppstår naturligt från dynamiken nära studsen.

Mörk energi kan relateras till den globala strukturen i ett ändligt universum.

Mörk materia kan bestå av relik-svarta hål och kanske började vårt eget universum som ett.

Gravitationsvågor kunde bära signaler från en tidigare kosmisk fas.

Supermassiva svarta hål kan ha uråldriga ursprung som stämmer överens med nyliga JWST-observationer.

Mycket arbete återstår att göra. Dessa idéer (teorier) måste testas mot data – från gravitationsvågsbakgrunder till galaxundersökningar och precisionsmätningar av den kosmiska mikrovågsbakgrunden.

Men möjligheten är djupgående att universum kanske inte började en gång, utan kan ha återhämtat sig. Och de mörka strukturer som formar galaxer idag kan vara reliker från en tid före Big Bang.