DM's Forsknings­priser 2017: En natur­historisk skabelses­beretning

“Lad der blive lys”, sagde Gud på den første dag, da han skabte himmelen og jorden. Og det er præcis der, grænsen går for astronomernes indsigt.

“Vi er sådan cirka omkring dag ét i universets skabelseshistorie”, siger Darach Watson, som mener, at vi de seneste 20-30 år har været i fuld gang med at skrive skabelsesberetningen fra videnskabens synsvinkel.

“Det var mørkt, og så kom det ­første lys. Lige der er vi nu, og forhåbentlig kan vi snart se lyset fra de aller­første stjerner og galakser”, siger Darach Watson, som er uddannet astrofysiker og lektor ved Dark Cosmology Centre på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.

Det er historien, der fascinerer ham. At han kan se tilbage i tiden og finde ud af, hvad der er sket i universets leve­tid. Det gør ham glad.

“Jeg vil fx gerne vide, hvordan stjerner, galakser og liv udviklede sig til det, vi ser i dag. Og på en endnu større skala vil jeg gerne vide, hvordan hele universet er blevet til”. 

LÆS OGSÅ: DMs forskningspris i humaniora og samfundsfag går til professor med banebrydende analyser af forhistorien

Gåden om mørk energi
Universet er ved at udvide sig. Men ikke nok med det. Udvidelsen accelererer, og astronomerne aner ikke hvorfor. Noget får det til at accelerere, og dette “noget” kaldes for mørk ­energi og er fysikkens største udfordring. En udfordring, som Darach Watson er godt i gang med at løse.

“Ved at måle, hvordan universet er ekspanderet, og forsøge at måle det så langt tilbage i historien, som vi kan komme, tror jeg, det er muligt at finde ud af, hvad mørk energi er”, siger han.

Et stående problem i astronomi er at finde ud af, hvor langt væk noget er. Ved at regne ud, hvor meget lyset fra fjerne galakser spreder sig, kan man udlede, hvor langt væk galakserne er. Det kaldes rødforskydning, da lyset bliver skubbet mod den røde ende af lysskalaen, når det spreder sig. Men for at kalibrere denne skala skal astronomerne være i stand til både at måle afstanden til et objekt direkte og måle dets rødforskydning.

Darach Watson har opdaget en ny måde at måle afstande på. En op­dagelse, der er vigtig for at forstå, hvordan universet har udvidet sig siden Big Bang. Metoden gør det for første gang muligt at måle effekten af mørk energi i universets tidlige historie, og dermed fortæller den også, hvordan kosmos historisk har udvidet sig.

Lyset bevæger sig 300 km på et milli­sekund. Det betyder, at det tager otte minutter for lyset fra solen at nå os, og at lyset fra nærmeste stjerne når os efter fire år. Vores nærmeste store nabo­galakse, Andromeda, er så fjern, at vi ser den, som den så ud for 2,3 millioner år siden.

“Jo fjernere galakser vi observerer, jo længere tilbage i deres historie ser vi dem. Det er en slags tidsmaskine, siger Darach Watson og forklarer, at man kan undersøge universets tilstand på ethvert tidspunkt i dets historie ved blot at lede efter flere og fjernere objek­ter.

Lyset fra de sorte huller
Darach Watson har fundet ud af, at man kan måle afstande i universet med lyset fra aktive sorte huller.

Hullerne er fysisk ret små. Selv det allerstørste sorte hul er ikke større end vores solsystem. Men de har en meget tung og tæt masse, så selv lys ikke kan slippe væk fra dem. På grund af hullernes enorme masse, som er mellem et par millioner og nogle få milliarder gange solens masse, tiltrækker de gas og støv med en meget stor volumen, der danner en skive omkring det lille sorte hul. Tætheden i stoffet er så høj, at temperaturen stiger til over 10 millioner grader celsius.

“Når gassen falder ned mod det ­sorte hul med enorme hastigheder, ­bliver det klemt i det relativt lille hulrum over et kort tidsrum, hvilket skaber megen energi, og det opvarmer gassen”, siger Darach Watson.

Ud fra det lys, man observerer fra de sorte huller, kan man beregne lysstyrken og udlede afstanden til dem, og det er denne afstandsmåler, han har opfundet.

“Da sorte huller er stærkere lyskilder end næsten alt andet, vi har observeret, kan de bruges til at måle, hvordan universet udvidede sig helt tilbage til meget tidlige tider i dets historie”, ­siger Darach Watson.

Astronomerne venter stadig på at se de allerførste galakser, som er særligt interessante.

“Vi forventer, at deres stjerner var meget forskellige fra de stjerner, vi ser i dag. De første stjerner var i stand til at danne støv i overraskende store mængder, og støvet gør det muligt at danne sollignende stjerner og planeter”, siger Darach Watson, som har fundet evidens for det tidligste støv i universet, hvilket i sin yderste konsekvens betyder, at planeter kunne dannes meget tidligt i universets historie.

Næste skridt: Liv i universet
Derfor er det også vigtigt at stille spørgsmålet: Hvornår og hvordan har det været muligt for liv at opstå?

“For at have liv skal molekyler, planeter og almindelige stjerner med lange levetider ligesom solen være til stede. Uden støv har vi hverken mole­kyler, planeter eller stjerner, så uden støv intet liv”, siger Darach Watson, som nu vil forsøge at finde ud af, hvor langt tilbage i universets historie der har været mulighed for liv.

“Er vi den første generation? Var liv muligt for 10 milliarder år eller 12 milliarder år siden? Jeg vil forsøge at finde ud af, hvornår muligheden for liv har været til stede, og hvad det har krævet”, siger han.

Det kan han ikke svare på alene, og han vil derfor samarbejde med andre forskere som geologer, geofysikere og biologer.

“Vi skal fx finde ud af, hvad der skal til for at skabe og opretholde liv”, siger han.