Kommer vi någonsin att kunna förteckna alla galaxer i det synliga universum? Ett forskarlag i Kalifornien har räknat på problemet, och kommit fram till att ett framtida jätteteleskop i rymden skulle kunna samla data till en fullständig galaxkatalog på tio år.
Sträcker man sin arm rakt ut och tittar på sin lillfingernagel tar nagelns bredd upp en vinkel på ca 1 grad. Nageln kan alltså, på bredden, täcka fullmånen två gånger om. När rymdteleskopet James Webb tar bilder är synfältet betydligt mindre. Bilden nedan togs med James Webb och visar ett litet fält i den sydliga stjärnbilden Ugnen. Synfältet är ungefär 1/10 grad (eller 1/10 lillfingernagel) brett. Det rika myller av punkter och fläckar som syns på bilden är till största delen avlägsna galaxer.
Antalet galaxer som syns i James Webb-bilden kan uppskattas till ca 20 000 stycken. Det innebär att en lillfingernagel uppsträckt mot himlen kan täcka ungefär 2 miljoner galaxer.
Antalet galaxer i det synliga universum
Vår egen galax, Vintergatan, kan vi se inifrån, som ett suddigt stråk över natthimlen. Vi kan även få syn på Andromedagalaxen, vår närmaste stora galaxgranne. På södra stjärnhimlen syns Vintergatans satellitgalaxer, Magellanska molnen. En kunnig observatör med god syn kan skönja ett par galaxer till, i bästa fall. Men utan teleskop tar det stopp där.
Med vår bild från James Webb-teleskopet till hjälp kan vi försöka uppskatta hur många galaxer det finns i det synliga universum. Projekt som SDSS och Desi studerar galaxernas fördelning i universum, och vi vet nu att universum på stora skalor liknar ett skum, där galaxerna är fördelade i sjok. Vissa områden i kosmos är desto fattigare på galaxer, vilket en ny karta (se nedan) från Desi-projektet tydligt visar. På himlavalvet ligger galaxerna däremot, i grova drag, ganska jämnt fördelade.
Geometrin säger oss att en sfär, till exempel himmelssfären, är drygt 41 000 kvadratgrader stor. Så många lillfingernaglar på utsträckt arm behövs alltså för att täcka hela himmelssfären. Med 2 miljoner galaxer per kvadratgrad (eller lillfingernagel) ger det drygt 80 miljarder galaxer i universum. Låt oss runda av detta till 100 miljarder galaxer.
Vår uppskattning har varit mycket grov. Vi antog tyst att vår James Webb-bild fångar alla galaxer på det hållet i universum, ut till de mest avlägsna. En betydligt mer förfinad beräkning publicerades 2016 av Christopher J. Conselice med kollegor vid universitetet i Nottingham.
Ut till rödförskjutning 8 (när universum var ca 600 miljoner år gammalt) uppskattar gruppen i Nottingham att det finns 2000 miljarder galaxer. Vår primitiva uppskattning blev alltså ungefär en faktor 20 för liten jämfört med resultatet från 2016. Skulle vi någonsin kunna förteckna alla dessa tusentals miljarder galaxer i en katalog?
Den sista galaxkatalogen
I en artikel från 2020 undersöker Jason D. Rhodes med kollegor i Kalifornien vad som skulle krävas för att mäta läge, form och färg för alla galaxer i det synliga universum. Betydande tekniska framsteg krävs innan projektet alls blir genomförbart, inom bland annat rymdteknik, optik och dataöverföring. Rhodes med kollegor skisserar ett rymdteleskop som får det 6,5 meter stora James Webb-teleskopet att verka som en miniatyr.
Det synliga universum är mycket vidsträckt, men inte oändligt, påminner oss Rhodes och kollegorna om. De nämner i sin artikel ett riktvärde på 5000 miljarder galaxer, ut till rödförskjutning 10 (då universum var 500 miljoner år gammalt). Författarna beräknar att ett infrarött teleskop vars ljussamlande yta har en diameter på 280 m under loppet av 10 år skulle kunna kartlägga alla galaxer ut till rödförskjutning 10.
De ljussvagaste galaxerna i denna himmelsmönstring skulle ha magnitud 41. I dagens astronomi är magnitud 31 inom räckhåll, men kan anses som extremt ljussvagt. De svagaste galaxerna i den föreslagna, kompletta katalogen skulle alltså vara ca 10 000 gånger ljussvagare än så.
Det föreslagna jätteteleskopet skulle behöva placeras i rymden, gärna utanför asteroidbältet (för att minska störande ströljus från stoftet mellan planeterna). En placering utanför Vintergatan (!) skulle minska ströljuset betydligt, men Rhodes och kollegorna konstaterar att studiet av en sådan placering ligger utanför räckvidden för deras artikel.
Det vetenskapliga syftet
Att samla alla galaxer i det synliga kosmos i en katalog är i sig en svindlande tanke. Flera vetenskapliga problem kan undersökas med en sådan katalog. En komplett galaxkatalog skulle ge oanade, nya kunskaper om hur galaxerna bildats och hur de utvecklats under universums historia.
Jätteteleskopet skulle också kunna hitta och studera de allra första supernovorna i kosmos, och därmed ge inblick i de första stjärnornas liv. Rhodes och kollegorna antyder även en sökkampanj för att hitta alla supernovor i det synliga universum.
Inte ens ett 280 m teleskop skulle vara tillräckligt för alla de studier som Rhodes och kollegorna tänker sig. För vissa undersökningar, som ska innefatta extremt ljussvaga dvärggalaxer, nämner de ett 50 km monsterteleskop.
Kanske blir ett teleskop som Rhodes m.fl. föreslår aldrig någonsin byggt. Den tekniska utvecklingen kan ta andra vägar, och forskningen kanske aldrig kommer att behöva en helt komplett galaxkatalog. Men vill mänskligheten verkligen ha en sådan, ska det gå att ordna.
