ESAs romteleskop Planck har gitt oss ny innsikt i historien til vårt univers fra den tidligste brøkdelen av et sekund etter Big Bang til utviklingen av stjerner og galakser gjennom 13,8 milliarder år.

Norsk industri har stått for en viktig del av det ene instrumentet ombord på satellitten og norske forskere har hatt en meget viktig rolle i å analysere dataene fra Planck.

Den norske deltagelsen i Planck har fra 1999 vært ledet av professor Per Barth Lilje ved Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Oslo.

– Planck er nå død, men for de vitenskapelige dataene fra Planck er ikke dette slutten, det er bare slutten på begynnelsen, sier Lilje.

– Vi vil i mange år fremover arbeide med å analysere dataene og tolke hva de har å fortelle oss.

Det mest presise bildet av universet

Kosmologer over hele verden som har arbeidet med dataene fra Planck har gitt oss det mest presise bildet vi har av den kosmiske mikrobølge-bakgrunnsstrålingen, som går under forkortelsen CMB (Cosmic Microwave Background).

Denne bakgrunnsstrålingen er reststrålingen fra selve Big Bang. Den satte sitt spor på himmelen da universet bare var 380 000 år gammelt.

Bakgrunnsstrålingen gir oss det mest nøyaktige øyeblikksbildet av fordelingen av materie i det tidlige univers. Den viser små temperaturvariasjoner som svarer til områder med litt forskjellig tetthet svært tidlig i universets historie.

• Les også: Planck endrer universet

Disse var utgangspunktene for all struktur som senere har oppstått i universet: stjerner og galakser.

– Planck har gitt oss det mest presise bildet vi har av CMB over hele himmelen, det gjør det mulig for oss å teste en stor mengde modeller for opprinnelsen og utviklingen av universet, sier Jan Tauber, som er ESAs vitenskapelige leder for Planck-prosjektet.

– Men det tok lang tid med grundig og tidkrevende arbeid før vi kunne begynne å bruke denne enorme rikdommen av kosmologisk informasjon, fortsetter Teuber.

Den kosmologiske bakgrunnsstrålingen gjemmer seg nemlig bak det kosmologene kaller forgrunnsstråling. Forgrunnsstråling kan for eksempel være radiostråling fra gass og støv i vår egen galakse og fra andre galakser og galaksehoper.

I den forbindelse har Planck laget den største katalogen noen sinne over de tyngste galaksehopene. Galaksehoper er grupper av galakser som holdes sammen av en felles tyngdekraft. Av universets byggesteiner er det galaksehopene som har størst masse.

Hint om utviklingen av den kosmiske materien

I løpet av disse 13,82 milliarder årene siden starten på universet, har lys fra Big Bang reist tvers gjennom universet mot Jorden.

Underveis har lyset møtt på kosmiske strukturer som er blitt dannet i mellomtiden. Én slik vekselvirking skjer ved en effekt som kalles gravitasjonslinsing. Dette er en linseeffekt opptrer på grunn av at lysstråler blir avbøyd i et sterkt tyngdefelt, for eksempel når lyset passerer galaksehoper.

Når lysstråler går gjennom en glasslinse, vil strålene bli avbøyd og bildet bak dem blir forvrengt. På samme måte blir CMB-fotonene avbøyd når de passerer en galaksehop. Dette gir ørsmå forvrengninger i CMB-mønsteret på himmelen.

Astronomene har med Planck-data for første gang vært i stand til å lage et kart av denne gravitasjonslinse-effekten som dekker hele himmelen. Dette har gitt oss en helt ny måte å studere utviklingen av strukturene i universet over tid på.

Mer innsikt i hvordan kosmiske strukturer dannes har vi fått fra en annen effekt. Når CMB-fotoner på sin vei gjennom universet møter den varme gassen som er i galaksehoper, skjer det noe spennende.

Energien til fotonene blir endret på en karakteristisk måte som gjør det mulig for forskerne å oppdage galaksehoper i detaljerte flerfarge-målinger av CMB.

Denne effekten har til og med gjort det mulig å se meget svake gassbroer som forbinder to galaksehoper. Det tidlige universet var fylt av slike lange tråder av gass som et gigantisk spindelvev, der galaksehoper etter hvert ble til i de tetteste knutene.

– Oppdagelsen av gassbroen mellom de to galaksehopene er viktig som en bekreftelse på at det kosmiske spindelvevet faktisk finnes, forteller UiO-forsker Håkon Dahle som deltar i Planck-prosjektet.

• Les mer: En bro av gass mellom galaksehopene

– Eksistensen av dette spindelvevet er en viktig forutsigelse i dagens kosmologiske standardmodell, der universet er dominnert av mørk materie og mørk energi.

Flere resultater i vente

Polarisert lys fra CMB kan muligens gi Planck-kosmologene informasjon om universets historie enda lenger tilbake enn vi hittil har sett. Polarisasjon refererer til retningen de elektromagnetiske bølgene i lyset svinger i.

Fra dagliglivet bruker vi denne effekten når vi for eksempel bruker polariserte solbriller, som blokkerer lys med én spesifikk retning.

Forskerne tror at mindre enn en milliarddel av en milliarddel av en milliarddel av ett sekund etter at det ble til, gikk universet gjennom en fase av hyperrask utvidelse, som vi kaller inflasjon.

Under denne fasen ville det blitt dannet et hav av såkalte gravitasjonsbølger som - hvis de finnes - vil ha gitt spor etter seg i den delen av CMB som er polarisert.

Å finne et slikt signal i CMB ville gi oss en bekreftelse på inflasjonshypotesen, men for å kunne gjøre det må kosmologene fullføre en enda mer nøyaktig fjerning av kompliserte forgrunner som inkluderer polarisert stråling fra vår egen galakse.

– Vi er ekstremt tilfredse med hvordan Planck har prestert og resultatene den har gitt oss så langt, men vi er også svært ivrige etter å se hva polarisasjonsdataene vil fortelle oss – neste år vil klart bli svært spennende for Planck, legger Jan Tauber til.

Universet sett fra Planck: