Ljusfyrar ger nytt mått på rymdens tomhet

Med hjälp av avlägsna ljusfyrar – blazarer – har astronomer lyckats göra den mest exakta mätningen hittills av allt stjärnljus i rymden. Även ljusstrålar från sedan länge utdöda stjärnor fortsätter att färdas genom rymden långt efter att stjärnorna upphört att lysa. Denna fossila strålning blandas med allt annat synligt och ultraviolett ljus både från senare slocknade och nu levande stjärnor.

Strålningen, kallad extragalaktiskt bakgrundsljus, fyller rymden som en svag dimma. Den är så extremt svag att den inte räcker för att lysa upp natten ens lite grann, utan drunknar i det mycket starkare skenet från solsystemet och vår egen galax.

Astronomer har länge tänkt undersöka denna strålning närmare, för att få vägledning om hur universum såg ut i tidernas begynnelse när de allra första stjärnorna tändes. Nu har forskare kommit på ett fiffigt sätt att mäta ljusdimman med hjälp av rymdteleskopet Fermi. Teleskopet spanar efter gammastrålar, som är universums absolut energirikaste strålning och därför kan färdas långt.

En av källorna till de starka gammastrålarna är blazarerna – aktiva galaxkärnor. Längst in i de flesta galaxer (vissa forskare hävdar att det gäller alla) hittas ett supertungt svart hål ,omgivet av het och elektriskt laddad gas på väg in i hålet. Men en del av gasen sugs inte in. I stället studsar materien rakt ut i rymden nästan med ljusets hastighet och formar flera hundra ljusår långa jetstrålar. Det är jetstrålarna som sänder ut gammastrålning, och om en jetstråle råkar sikta rakt mot jorden ser den ut som en avlägsen, starkt lysande fyr från andra sidan av världsalltet – en blazar.

Blazarerna är nyckfulla. De blossar upp och slocknar, helt utan förvarning. Trots detta har Fermiteleskopet under sina fyra år i rymden lyckats hitta över tusen avlägsna blazarer, vissa så långt bort som tio miljarder ljusår från oss. Deras budbärare, gammastrålarna, färdas genom de stora tomma vidderna nästan helt opåverkade av ljusdimman. Fast bara nästan, för ibland krockar en gammastråle med det fossila stjärnljuset och omvandlas till ett par partiklar – en elektron och dess antipartikel positronen. Då försvinner gammastrålen, och den sammanlagda strålningen försvagas på väg från blazaren mot oss, på samma sätt som fyrens ljus syns svagare i dimma.

Genom att studera 150 blazarer har astronomerna nu kunnat räkna ut dimmans tjocklek, och på så vis uppskatta antalet stjärnor i världsalltet. Om stjärnorna vore jämnt fördelade i rymden skulle det bara finnas drygt en stjärna i en volym på 100 miljarder kubikljusår. Det innebär ett medelavstånd mellan två stjärnor på ungefär 4 150 ljusår.

Det är mycket glest. Men stjärnorna är inte jämnt utspridda. Vi vet att solens närmaste granne, Alfa Centauri, ligger bara drygt fyra ljusår från oss. Stjärnorna samlas i galaxer som går ihop i galaxhopar och ligger i långa smala stråk och tunna flak, ungefär som ballongens yta kring luftbubblan inuti. Sådana tomma rymdbubblor, som brer ut sig flera tusen ljusår, finns det gott om. Den största av dem hittades för några år sedan i närheten av stjärnbilden Eridanus på södra himlen, ett område på uppåt en miljard ljusår i utsträckning, utan en enda stjärna inuti.