Ända sedan mänskliga varelser fick veta att Vintergatan inte var unik eller ensam på natthimlen har astronomer och kosmologer försökt ta reda på hur många galaxer som finns i universum. Och tills nyligen trodde våra största vetenskapliga sinnen att de hade en ganska bra idé - mellan 100 och 200 miljarder.
En ny studie producerad av forskare från Storbritannien har dock avslöjat något häpnadsväckande om universum. Med hjälp av Hubbles djupa fältbilder och data från andra teleskoper har de kommit fram till att dessa tidigare uppskattningar var av med en faktor på cirka 10. Universumet, som det visar sig, kan ha haft upp till 2 biljoner galaxer i det under dess lopp historia.
Ledd av prof. Christopher Conselice vid University of Nottingham, Storbritannien, kombinerade teamet bilder tagna av Hubble Space Telescope med andra publicerade data för att producera en 3D-karta över universum. De införlivade sedan en serie nya matematiska modeller som gjorde det möjligt för dem att dra slutsatsen att det finns galaxer som inte är tillräckligt ljusa för att observeras av nuvarande instrument.
Med hjälp av dessa började de sedan granska hur galaxer har utvecklats under de senaste 13 miljarder åren. Det de lärde sig var ganska fascinerande. För det första observerade de att spridningen av galaxer genom universums historia inte ens var. Dessutom fann de att för att allt i deras beräkningar skulle lägga till måste det finnas tio gånger fler galaxer i det tidiga universum än vad man tidigare trott.
De flesta av dessa galaxer skulle vara liknande i massan som de satellitgalaxier som har observerats runt Vintergatan och skulle vara för svaga för att bli upptäckta av dagens instrument. Med andra ord har astronomer bara kunnat se ungefär 10% av det tidiga universum fram till nu, eftersom de flesta av dess galaxer var för små och svaga för att vara synliga.
Som prof. Conselice förklarade i en Hubble Science Release, medan det kan hjälpa till att lösa en kvarvarande debatt om universums struktur:
"Dessa resultat är kraftfulla bevis på att en betydande galaxutveckling har skett genom universums historia, vilket dramatiskt minskade antalet galaxer genom sammanslagningar mellan dem och därmed minskat deras totala antal. Detta ger oss en verifiering av den så kallade top-down strukturen i universum. "
För att bryta ner den anger "top-down-modellen" av galaxbildning att galaxer bildas av enorma gasmoln större än de resulterande galaxerna. Dessa moln började kollapsa eftersom deras inre tyngdkraft var starkare än trycket i molnet. Baserat på hastigheten med vilken gasmoln roterade skulle de antingen bilda en spiral eller en elliptisk galax.
Däremot säger ”bottom-up-modellen” att galaxer som bildades under det tidiga universum på grund av sammanslagningen av mindre klumpar som var ungefär stora kulakluster. Dessa galaxer kunde sedan ha dragits in i kluster och superkluster av deras ömsesidiga tyngdkraft.
Förutom att hjälpa till att lösa denna debatt erbjuder denna studie också en möjlig lösning på Olbers Paradox (alias "den mörka natthimlen-paradoxen"). Denna paradox uppkallad efter den tyska astronomen Heinrich Wilhelm Olbers från 1700- / 1800-talet och tar upp frågan om varför - med tanke på universums utbredning och all den lysande materien i det - är himlen mörk på natten?
Baserat på deras resultat har det brittiska teamet antagit att medan varje punkt på natthimlen innehåller en del av en galax, är de flesta av dem osynliga för det mänskliga ögat och moderna teleskop. Detta beror på en kombination av faktorer, som inkluderar effekterna av kosmisk rödförskjutning, det faktum att universum är dynamiskt (dvs. alltid expanderar) och absorption av ljus av kosmiskt damm och gas.
Naturligtvis kommer framtida uppdrag att behövas för att bekräfta existensen av alla dessa osynliga galaxer. Och i det avseendet tittar Conselice och hans kollegor på framtida uppdrag - de som kan observera stjärnor och galaxer i det icke synliga spektrumet - för att få det att hända.
"Det svårar med att över 90 procent av galaxerna i universum ännu inte har studerats," tillade han. ”Vem vet vilka intressanta egenskaper vi kommer att hitta när vi upptäcker dessa galaxer med kommande generationer av teleskop? Inom en nära framtid kommer James Webb Space Telescope att kunna studera dessa ultra-svaga galaxer. ”
Att förstå hur många galaxer som har funnits över tid är en grundläggande aspekt av att förstå universum som helhet. Med varje förbipasserad studie som försöker lösa det vi kan se med våra nuvarande kosmologiska modeller, kommer vi så mycket närmare!
Och se till att njuta av den här videon om några av Hubbles mest fantastiska bilder, med tillstånd av HubbleESA:
