Forskere forventer å møte mange rare ting i de mørke skyttergravene i universet: orkaner av mørk materie, skrikende hodeskallnebulas og kannibale galakser som langsomt sluker hverandre, er alle like for løpet i vårt bisarre kosmos.
En ting som stjernekikkere vanligvis ikke forventer å finne, er ubebygde eiendommer.
Nylig, for bare tredje gang noensinne, jobbet astronomer ved W.M. Keck-observatoriet på Hawaiis sovende Mauna Kea-vulkan tror de har pekt ut en massiv, interstellar gasssky som ser ut til å ha forblitt uberørt gjennom milliarder av år med universets utvikling. I følge en kommende studie i tidsskriftet Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, viser skyen - merket LLS1723 - ingen synlige spor etter noen elementer som er tyngre enn hydrogen, det letteste kjente elementet og det første som antas å gjennomsyre universet bare øyeblikk etter Det store smellet.
"Overalt hvor vi ser, blir gassen i universet forurenset av tunge elementer fra eksploderende stjerner," forfatter studielektor forfatter Fred Robert, en doktorgrad. student ved Swinburne University of Technology i Australia, sa det i en uttalelse. "Men akkurat denne skyen virker uberørt, uforurenset av stjerner selv 1,5 milliarder år etter Big Bang."
Universets første stjerner ble dannet av hydrogen og helium alene; Hvert annet element på det periodiske systemet kommer fra fusjonsreaksjoner inne i stjerner, og sprer seg ut i verdensrommet når disse stjernene eksploderer som supernovaer. Hvorfor en enkelt, gassaktig sky skal virke uskadd av tyngre elementer som sees nesten overalt ellers i universet, er fortsatt et mysterium. Men for Robert og kollegene er den "mest overbevisende" forklaringen at skyen er en sjelden tidskapsel av universets tidligste minutter, bevart fra en tid før eldgamle hydrogen og heliumatomer smidde universets første stjerner og senere resten av elementene i den periodiske tabellen vi kjenner i dag.
Jakter de tomeste plassene
Teamets oppdagelse markerer bare den tredje skyen med kosmisk gass som antas å være totalt usviklet av stjernestoffer, (det vil si hvert element tyngre enn helium).
De to første av disse gassy mysteriene ble oppdaget i 2011 av astronom Michele Fumagalli og kolleger, også ved hjelp av Keck Observatory sitt fjelltoppteleskop. I følge teamets påfølgende artikkel (publisert 2011 i tidsskriftet Science), kan de to skyene ha vært et resultat av de rare og inkonsekvente måtene metall renner gjennom det interstellare rommet, og "kan bare være toppen av isfjellet" av en mye større befolkning med usviklete rom mellom galaksene.
Robert og kollegene ble fascinert av funnene og la snart ut på et oppdrag å systematisk undersøke universet etter tegn på mer uberørte hydrogenskyer. Ved hjelp av Keck-observatoriets optiske teleskop (sies å være et av de kraftigste i verden) målrettet teamet kvasarer - intenst lyse objekter som dannes når støv og gasspartikler suges inn i supermassive sorte hull med nesten lyshastighet. Teamet plukket ut 10 kjente kvasarer som tidligere har vist seg å lure bak støvskyer i metall, som de som Fumagalli og kollegene hans hadde identifisert i 2011.
Ved å bruke disse kvasarene som kosmiske bakgrunnsbelysninger for å belyse de gassrike skyggene foran seg, studerte forskerne de nøyaktige bølgelengdene til lys som sendes ut gjennom hver målsky. De fant at bare en sky (vår venn, LLS1723) ikke viste spor etter noen elementer foruten hydrogen.
"Tilsynelatende metallfrie skyer som LLS1723 kan være helt uberørte, intergalaktisk gass - overlevende rester av det tidlige universet som aldri ... har forurenset av stjerneavfall," konkluderte forfatterne i studien.
Teamets suksess gir ytterligere bevis på at kosmos kan være fullt av lommer av metallfritt rom som gjenspeiler universets tidligste øyeblikk - og nå har fremtidige forskere et velprøvd system for å jakte og identifisere dem.
Det søket kan godt være verdt det. I følge Robert og hans kolleger er det et spørsmål som vil kreve ytterligere studier av skyens nærliggende kosmiske nabolag å forstå hvordan skyer som LLS1723 kan ha vært i stand til å overleve usvulmet av tungmetaller. Å finne og studere andre rene hydrogenpakker med rom kan også avsløre ny informasjon om hvordan universets aller første stjerner ble dannet fra metallfrie omgivelser. Paradoksalt nok er dette en historie som forskere bare kan fullføre ved å finne en hel masse ingenting.
