Planck - Lyset fra Universets skabelse

Planck-missionen har foretaget den hidtil mest præcise kortlægning af den kosmiske baggrundsstråling fra tiden lige efter Big Bang. Planck har været med til at give svar på fundamentale spørgsmål om Universets udvikling. DTU Space udviklede spejlene, der indfangede baggrundsstrålingen.

Video: Universets dannelse 

 

Klik på videoen eller her for at se videoen 

Universet begyndte for 13,8 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 tid. Det blev fra 2009 til 2013 udnyttet med den prisbelønnede Planck-mission. For eksempel er Planck-data fra blevet brugt til at beregne, at universet snarere er 13,8 mia. år, end de 13,7, man hidtil har antaget.

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 har udforsket. 

En gruppe forskere fra DTU Space gik i 1994 i gang med arbejdet med at udvikle de spejle, der skal indfange den uhyre svage mikrobølgestråling fra universets barndom. DTU Space har leveret spejlene til Planck, hvilket har givet danske forskere førsteret til at bruge målingerne fra missionen, som blev opsendt i 2009 og siden har leveret spændende ny viden om vores univers.

Glohed ursuppe holdt lyset tilbage:

Den glød af mikrobølgestråling, som Planck har kortlagt, stammer fra tiden 380.000 år efter Big Bang. Forskerne kan ikke komme tættere på universets tilblivelse, fordi det i de første mange tusinde år blot var en glohed smeltedigel 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, og vores Jord ville ikke eksistere.

”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 seniorforsker og 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 er den mest detaljerede, der nogensinde er foretaget. Analysen af mikrobølgestrålingen afdækker temperaturforskelle 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 (13,8, red.)  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.  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 blev afsluttet i 2013.

Planck er et fælles europæisk projekt under den europæiske rumorganisation ESA. Planck-satellitten 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 C.

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