Ny satellit skal aflure universets begyndelse
Universet har konstant været i udvidelse siden dets begyndelse. Udvidelsen har dog ikke været ens.
Hvis det ikke havde været for en kortvarig, spektakulær udvidelse, umiddelbart efter Big Bang, der i løbet af et tidsrum på omkring 10^-32 sekund udvidede universet med en faktor på mindst 10^26 - så ville den del af universet, som vi kender i dag, fylde mindre end dette punktum.
Den såkaldte inflationsperiode, hvor hyperudvidelsen skete, er dog et omdiskuteret emne. For hvad satte hyperudvidelsen i gang, og hvad fik den til at stoppe igen. Det er der ingen skråsikker viden om. Og et par alternative teorier findes såmænd også - så intet er afgjort med sikkerhed.
Den europæiske satellit Planck, der forventes opsendt i maj 2009, kan muligvis være med til at vise, om inflationsteorien er korrekt - idet inflationen, hvis den foregik på den måde, som forskerne tror, må have sat sig spor i den noget yngre kosmiske baggrundsstråling, som Planck skal måle.
Inflationsperioden er til debat, men der er almen accepteret enighed om, at universet de første ca. 380.000 år var så varmt, at atomkerner og elektroner ikke kunne holde sammen i neutrale atomer. Indtil da blev lyset derfor kastet rundt, frem og tilbage ved vekselvirkning med de frie elektroner, men kom ingen vegne.
Først da temperaturen faldt til et niveau, hvor neutrale atomer blev dannet, blev universet transparent for strålingen, og 'der blev lys'.
Støj og information
Den kosmiske baggrundsstråling består af de fotoner, som blev sluppet løs dengang, og som i dag, ca. 13,3 mia. år senere, rammer vore detektorer efter en lang rejse i tid og rum. På grund af universets udvidelse sker det nu som fotoner i mikrobølgeområdet.
Baggrundsstrålingen blev første gang opdaget som et generende, ukendt støjfænomen i mikrobølgeområder af Arno Penzias og Robert Wilson ved Bell Laboratories i USA i 1964 under forsøg med en seks meter stor hornatenne. De fandt en utroligt ensartet støjkilde i alle retninger med en temperatur på ca. 3 K.
For opdagelsen modtog de nobelprisen i 1978. Astrofysikerne var nemlig hurtige til at fortolke målingerne som bevis for, at universet var begyndt som et Big Bang - og dermed forkastede de en alternativ teori for et uforanderligt 'steady state'-univers.
Helt ensartet kunne baggrundsstrålingen dog ikke være, hvis astrofysikerne skulle forklare, hvordan stjerner og galakser var opstået.
Forskerne var derfor lykkelige, da ganske små variationer i baggrundsstrålingen blev opdaget og fremlagt i 1992 af George Smoot og John Mather på baggrund af målinger med COBE-satellitten, der var opsendt i 1989.
»Det var startskuddet til at gøre kosmologi til en præcis videnskab«, som det svenske videnskabsakademi formulerede det, da de tildelte de to amerikanere nobelprisen i 2006.
Nasa opsendte Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) i 2001 til at lave nye og bedre målinger af baggrundsstrålingen, og med data fra WMAP kunne forskerne fastslå, at universets alder er 13,73 mia. år med en nøjagtighed på en procent.
Nu er turen så kommet til Planck, som skal gentage målingerne fra WMAP, men gøre det med endnu større præcision, både hvad angår vinkelopløsning (altså hvor små områder man kan skelne fra hinanden) og i bestemmelsen af størrelsen af de mikroskopiske temperaturforskelle i baggrundsstrålingen.
Forskerne forventer at kunne observere flere ting med Planck, herunder også fænomener, som har påvirket strålingen, efter den blev sluppet fri.
Når de også håber at kunne se inflationsprocessen i baggrundsstrålingen, er det, fordi den ifølge teorierne skal have sat sig flere spor. Dels i polarisationen af strålingen, et forhold som WMAP ikke kunne måle, og dels i den måde, de kolde og varme områder i baggrundsstrålingen er fordelt på.
Teknisk set bestemmes det ud fra det såkaldte power spektrum, som har nogle karakteristiske toppe, som burde kunne bestemmes med Plancks gode målenøjagtighed.
Dansk design af spejle
Resultaterne fra Planck kommer ud til hele det internationale forskersamfund, men danske forskere får et forspring i dataleverancerne og kan dermed komme først med resultater.
Det skyldes, at Danmark har ydet et stort bidrag til designet af Planck, idet astronom Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen fra DTU Space står som ansvarlig for teleskopet.
»Vi har været med, siden de første tanker om satellitten opstod i 1994,« siger han.
Sammen med sin kollega, maskiningeniør Niels Christian Jessen, har han designet spejlsystemet, som opsamler mikrobølgestrålingen.
Oprindeligt var det tanken, at spejlene skulle fremstilles i Danmark. Ingen danske virksomheder var dog i sidste ende interesseret i at påtage sig opgaven, så det blev EADS Astrium i Tyskland, der fik opgaven - og som sammen med Niels Christian Jessen og Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen fik lavet teleskopet, der er opbygget i kulfiber og coated med aluminium.
Et fransk og et italiensk hold har været ansvarlig for de to instrumentpakker, der skal måle strålingen henholdsvis i området 27-77 GHz og 84-100 GHz.
I løbet af seks måneder vil Planck scanne hele himlen, og med data fra de to instrumenter vil man løbende kunne opbygge et kort over de små variationer i den kosmiske baggrundsstråling med en nøjagtighed omkring 1 mikrokelvin. Missionen er planlagt med to måleperioder à seks måneder med en mulig forlængelse til fire perioder.
