Planck - Lyset fra Universets skabelse

Planck-satellitten foretager den hidtil mest præcise kortlægning af den kosmiske baggrundsstråling, der stammer helt tilbage fra tiden lige efter big bang. Planck skal være med til at give svar på fundamentale spørgsmål om Universets udvikling. DTU Space har udviklet de spejle, der skal indfange baggrundsstrålingen.

Video: Universets dannelse 

DTU space Universets dannelse from Tycho Brahe Planetarium on Vimeo.

Universet begyndte for 13,7 milliarder år siden i det vi kalder big bang. Lyset fra Universets fødsel findes stadig i dag som en svag glød af mikrobølgestråling fra alle retninger i Universet. Denne stråling kan fortælle os noget om Universets allertidligste barndom. 

Små forskelle førte til stjerner og planeter

Forskerne mener, at det var små variationer i stoftætheden i det nyfødte Univers, der satte gang i dannelsen af galakser, stjerner, planeter og i sidste ende os. Det er disse variationer i den svage efterglød fra big bang, den europæiske satellit Planck skal udforske. 

En gruppe forskere fra DTU Space har siden 1994 arbejdet på at udvikle de spejle, der skal indfange den uhyre svage mikrobølgestråling fra Universets barndom. DTU Space har leveret spejlene til Planck, hvorfor danske forskere har førsteret til at bruge målingerne fra missionen.

Glohed ursuppe standsede lyset

Den glød af mikrobølgestråling, som Planck skal kortlægge, stammer fra tiden 380.000 år efter big bang. Forskerne kan ikke komme tættere på Universets tilblivelse, fordi Universet i de første mange tusinde år blot var en glohed digel af brint, lidt helium og en masse energi i form af lys.

Det var så varmt, at alt var splittet ad og for rundt i en stor, kaotisk ursuppe. Lys kunne ikke trænge igennem denne ursuppe, hvilket også er årsagen til at der ikke er noget lys tilbage fra denne første kaotiske tid.

Barndomsbillede af Universet

I løbet af de første hundrede tusinder år efter big bang bevægede alt sig længere og længere væk fra hinanden. Efter 380.000 år var temperaturen faldet så meget, at elektroner og protoner kunne finde sammen i atomer og dermed kunne lyset bevæge sig frit ud i Universet.

Det er dette første lys, som den dag i dag eksisterer som en svag efterglød. Eftergløden indeholder et øjebliksbillede af det unge Univers i form af bittesmå temperaturforskelle, som skyldes forskelle i tætheden af stof i det nyfødte Univers. En kortlægning af disse temperaturforskelle vil derfor give forskerne et billede af, hvordan stoffet var fordelt i Universet kort tid efter big bang. 

På jagt efter forskellene

Havde Universet udviklet sig fuldstændig jævnt ville tyngdekraften aldrig have været i stand til at danne galakser, stjerner og planeter.

”Men der opstod områder i Universet, hvor tætheden af stof var større end andre steder, og dermed kunne stofansamlingerne falde sammen ved hjælp af deres egen tyngdekraft og danne galakser, stjerner og planeter. Det er disse områder, vi er på jagt efter. Vi tager nogle øjebliksbilleder af mikrobølgerne og ser på temperaturforskellene. Og med dem kan vi regne frem og tilbage i tiden. Det fortæller os, hvordan Universet så ud dengang, og hvordan det udviklede sig siden hen,” forklarer astrofysiker Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen, der har stået i spidsen for udviklingen af spejlene.

En milliontedel grad fortæller det hele

Planck-satellittens kortlægning af lyset fra Universets skabelse bliver den mest detaljerede, der nogensinde er foretaget. Analysen af mikrobølgestrålingen vil kunne afsløre temperaturforskelle på helt ned til 1/1.000.000 af en grad.
 
”Det er ekstremt små forskelle i temperaturen Planck-satellitten registrerer. Men det er disse minimale udsving, som har gjort forskellen og betyder, at vi sidder her 13,7 milliarder år senere og forsøger at forstå, hvor det hele kommer fra, og ikke mindst hvorfor Universet har udviklet sig som det har, og ser ud som det gør,” siger Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen.  

Foto: ESA 

Fakta om Planck

      

Planck-satellitten er 4,2 meter lang og vejer 1900 kg. Altså på størrelse med en varevogn. 

Den blev opsendt den 14. maj 2009 og er placeret i 1,5 million km afstand fra Jorden - omtrent fire gange længere væk end Månen.

Missionen forventes at vare mindst 18 måneder.

Planck er et fælles europæisk projekt under European Space Agency (ESA). 

Planck-satelliten drejer rundt og skanner på den måde hele rummet.

Planck-satellittens to spejle, som DTU Space har leveret, er ellipseformede og henholdsvis en og to meter på den lange led.

Spejlene vil hele tiden være i skygge. På solsiden af satelliten vil der være stuetemperatur. På spejlenes side vil der være -222 grader.

Det har været en udfordring at udvikle et materiale til spejlene, der ikke ændrer form eller egenskaber i kulden.

http://www.space.dtu.dk/Forskning/Projektliste/Planck
24 JULI 2017