Seniorforsker Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen fra DTU Space arbejder på at fremstille et kort over verdens allerældste motiv – universet, som det så ud kort efter big bang. For lyset fra tidernes morgen er derude, og Planck kan finde det.
Hvordan blev universet egentlig til? Det er et spørgsmål, som man længe har prøvet at finde en forklaring på. Forskningens mest accepterede forklaring er big bang-teorien: at universet blev født for cirka 13,7 milliarder år siden i en voldsom eksplosion.
Nu er videnskaben kommet tættere på at kunne dokumentere teorien end nogensinde før. I et kontor på DTU Space er seniorforsker Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen nemlig i gang med at fremkalde billeder fra den europæiske rumfartsorganisation ESA’s Planck-satellit. Billeder af det første lys i universet, den såkaldte kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling (KMB), som skal bruges til at kortlægge universets begyndelse.
| |
 |
| |
Her ses de ubehandlede billeder fra Planck. De fleste af de gule pletter er lys
fra tiden efter universets fødsel, mens det blå og hvide lys stammer fra vores
egen galakse, Mælkevejen.
Illustration: ESA |
Et glimt fra tidernes morgen
Selv om big bang var en enorm energiudladning med en temperatur på adskillige milliarder grader, stammer det første målbare lys fra universets fødsel fra cirka 380.000 år senere. På grund af den såkaldte Thomson-spredning blev lys-fotonerne dengang spredt i alle retninger af frie elektroner, og dermed var universet fuldstændig uigennemtrængeligt for lys. Men da temperaturen faldt til cirka 3.000 grader, forsvandt de frie elektroner, og fotonerne kunne bevæge sig gennem universet, forklarer Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen:
”Man kan aldrig komme tættere på big bang ved at studere nogen form for lys. Men jo bedre kort man kan lave over KMB, desto bedre kan man nærme sig en forklaring af selve big bang.”
Dansk rumforskning i forreste række
 |
|
På DTU Space har man siden 1994 arbejdet på udviklingen af de spejle, der gør Planck-satellitten i stand til at opfange den meget svage KMB, som er usynlig for det menneskelige øje.
Fordi DTU Space med bevilling fra Det Frie Forskningsråd har leveret spejlene til ESA-missionen, er seniorforsker Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen kommet med i et eksklusivt selskab. Han har stået i spidsen for udviklingen af spejlene og er i dag blandt de cirka 300 forskere, som har fået mulighed for at bearbejde billeddataene fra satellitten.
Planck-satellitten blev opsendt i maj 2009 og har siden befundet sig 1,5 million kilometer fra Jorden – fire gange afstanden til Månen. Planck-satellitten roterer langsomt, mens to meget følsomme detektorsystemer, et lavfrekvens-instrument og et højfrekvens-instrument, begge måler temperaturen af KMB over hele himlen. |
|
Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen er en af de udvalgte
forskere, der har fået mulighed for at se og
analysere de billeder, som Planck-satellitten
sender tilbage til jorden. Billeder, der kan give
epokegørende svar om universets oprindelse.
Foto: Thorkild Amdi Christensen |
|
På den måde kan man registrere områder, der er en lille smule varmere eller koldere end universets gennemsnitstemperatur. Og dermed kan man skelne lyset fra tidernes morgen fra lyset, som det nuværende univers udsender.
|
Fra hjernebaner til verdens ældste lys
Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen er i øjeblikket i gang med at rense Plancks billeddata for det lys, der ikke stammer helt tilbage fra begyndelsen:
"Satellitten indfanger alt lys og kan ikke skelne, om det kommer fra solsystemet, de fjerneste galakser eller big bang. Derfor har jeg udviklet en metode, hvor man bruger det, man kalder et neuralt netværk. Det er inspireret af biologien i den menneskelige hjerne, hvor der er neuroner, som modtager og videresender elektriske impulser, afhængigt af impulsernes styrke.”
Med udgangspunkt i forskellen i Plancks temperaturmålinger kan de kunstige neurale netværk danne et slags filter i billeddataene. Det har vist sig at være en meget effektiv metode for Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen:
”Ved at lade computeren træne med nogle kendte simulerede talvægte kan man faktisk få den til at udtrække KMB-signalet fra Plancks billeddata. På den måde kan man fremstille kort over universet, som det så ud efter big bang. Efter at have testet min metode på dataene fra Plancks forgænger, NASA’s WMAP-satellit, regner jeg faktisk med, at mine kort er blandt de bedste.”
Hans færdige resultat må vi vente med at se til Planck-projektets næste fase, der starter omkring årsskiftet til 2013, hvor den første serie af kosmologiske artikler om billederne bliver udgivet. Det bliver samtidig første gang, at andre end den lukkede kreds af forskere får lov at se det endelige billede af universet, som det så ud kort efter big bang. Og dermed kommer man sandsynligvis tættere på en forklaring af en af universets største gåder: dets fødsel.
- Kasper Duncan Gram