Universets udvikling

Universet startede sit liv for cirka 13,7 milliarder år siden. Den gang var Universet domineret af stråling. Stof og stråling var omtrent jævnt fordelt, og kun nogle ganske små ujævnheder var tilstede. Disse ujævnheder var de kim, der dannede grundlaget for udviklingen af alle strukturer i Universet - også for de store galaksehobe.

Tyngdekraften er den kraft, som har sørget for, at strukturerne har udviklet sig. De steder, hvor der var lidt større tæthed end gennemsnittet, har tiltrukket ekstra materiale fra områder med lav tæthed og er derved vokset. På denne måde er kontrasten mellem områder med høj og lav tæthed vokset.

I den første tid efter Big Bang var der ikke dannet nogen stjerner til at lyse, det kaldes derfor for "den mørke tid" (Dark ages). Herefter begyndte de første stjerner at lyse, og de første galakser blev dannet. Langsomt kom Universet til at ligne det, vi ser i dag med galakser og galaksehobe fordelt som et net gennem verdensrummet.

For at forstå hvordan strukturerne har udviklet sig, beskriver astronomer Universet og dets udvikling ud fra modeller. Hver model beskriver, hvordan strukturerne skal se ud i dag, og hvordan de har udviklet sig gennem Universets levetid.

Modeller for Universet

Alle relevante modeller skal kunne beskrive Universet, som det ser ud i dag. Det er en klar nødvendighed for, at modellen skal komme i betragtning til en videre udforskning. Hver model forudsiger en bestemt udvikling for Universets strukturer.

Derfor kan udviklingen af strukturer, som for eksempel galaksehobe, bruges til at undersøge hvilken model, der bedst beskriver de observationer, astronomer har af Universet.

Fig. 1 viser forudsigelserne fra to forskellige modeller for Universets udvikling. For hver model vises to sæt af resultater: Et af hvordan strukturerne ser ud i dag, og et af hvordan de så ud for cirka 7 milliarder år siden.

Udseendet i dag, z=0, er stort set det samme - en forudsætning for, at modellen kommer i betragtning. Astronomer sammenligner modellernes forudsigelser for højere rødforskydning med observationer af forholdene i Universet for at bestemme hvilken model, der bedst stemmer med det, de ser.

Fra figuren kan du se, at for z=0.84, svarende til for cirka 7 milliarder år siden, er der større forskel på strukturerne. Du kan især se, at i model 2 er der mange flere små strukturer end i model 1. Det kan ses ved, at de mørke områder i model1 er mørkere end i model 2, og ved, at den store samling af stof midt i til venstre virker større og mere koncentreret for model 1 end for model 2.

Hvis model 1 er rigtig, vil dette "oversættes" til flere store, det vil sige tungere, galaksehobe i Universet, end hvis model 2 er rigtig. For at bestemme hvilken model, der bedst passer med strukturerne i Universet, tæller astronomer hvor mange tunge galaksehobe, der findes ved forskellige rødforskydninger, og sammenligner dette med modellernes forudsigelser. 

For at få de mest nøjagtige resultater skal astronomerne finde flest mulige galaksehobe ved høje rødforskydninger.

Det er en kompliceret opgave, da galaksehobene skal findes som koncentrationer blandt mange galakser. Tidligere brugte man billeder af himlen som det i Fig. 2, hvor galaksehobene skulle findes i en ret jævn fordeling. Denne metode er ikke særlig effektiv for høje rødforskydninger. Derfor bruger astronomer i øjeblikket mange kræfter på at opfinde nye og mere effektive metoder til at finde galaksehobe ved høje rødforskydninger.

Ved at bruge disse metoder til at finde galaksehobe i store dele af Universet, kan forskerne med stor nøjagtighed bestemme hvilken model, der passer bedst med Universets udvikling og dermed er bedst til at beskrive den Verden, vi lever i.

Af lektor Lisbeth Fogh Grove, Niels Bohr Institutet.

Emner