Hinn Mikilfenglegi Alheimur
Ægifagur en dularfullur
NÆTURHIMINN með tindrandi stjörnum er engu líkur. Hátt á himni skálmar hinn mikli Óríon sem sést greinilega allt frá Anchorage í Alaska til Höfðaborgar í Suður-Afríku. Hefurðu einhvern tíma virt fjársjóði himingeimsins fyrir þér, svo sem hið velþekkta stjörnumerki Óríon? Stjarnfræðingar skoðuðu Óríon fyrir nokkru með hjálp hins nýlega viðgerða Hubble-stjörnusjónauka.
Í belti Óríons hangir sverðið sem myndað er úr þrem stjörnum. Í sverðinu miðju er þokukennd stjarna sem er reyndar engin stjarna heldur hin fræga Sverðþoka í Óríon. Hún er ægifögur að sjá, jafnvel í litlum sjónauka heima í garði. En það er ekki fínlegur ljómi hennar sem heillar stjarnfræðingana mest.
„Stjarnfræðingar rannsaka Sverðþokuna í Óríon og hinar mörgu ungu stjörnur hennar vegna þess að hún er stærsti og virkasti fæðingarstaður stjarna í okkar hluta vetrarbrautarinnar,“ segir Jean-Pierre Caillault í tímaritinu Astronomy. Sverðþokan virðist vera eins konar fæðingarheimili í geimnum! Þegar Sverðþokan var ljósmynduð með Hubble-sjónaukanum komu í ljós drættir sem menn höfðu aldrei séð fyrr. Stjarnfræðingar sáu ekki bara stjörnur og glóandi gastegundir heldur líka fyrirbæri sem Caillault kallar „egglaga þokubletti. Þetta eru rauðgulir ljósblettir er líkjast nestismolum sem maður missir óvart ofan á ljósmynd.“ En vísindamenn álíta að þessir egglaga þokublettir séu ekki myndgallar úr myrkvaherberginu heldur „sólkerfi á myndunarstigi séð úr 1500 ljósára fjarlægð.“ Eru stjörnur — já, heilu sólkerfin — að fæðast á þessari stundu í sverðþoku Óríons? Margir stjarnfræðingar halda að svo sé.
Frá vöggu til grafar
Óríon virðist stika stórum með boga í hendi í átt að Nautsmerkinu. Í litlum sjónauka má sjá daufan ljósblett nálægt oddinum á syðra horni nautsins. Hann er kallaður Krabbaþokan, og í öflugum sjónauka lítur hann út eins og sprenging. (Sjá mynd á bls. 9.) Ef Sverðþokan í Óríon er fæðingarheimili stjarna er Krabbaþokan kannski grafreitur stjörnu sem lauk ævinni í ólýsanlegum hamförum.
Hugsanlegt er að kínverskir stjörnufræðingar hafi orðið vitni að þessum himinhamförum en þeir lýstu „gestastjörnu“ í Nautsmerkinu sem birtist skyndilega hinn 4. júlí árið 1054 og skein svo skært að hún sást um hábjartan dag í 23 daga. „Í nokkrar vikur skein stjarnan með um 400 milljón sólna ljósafli,“ segir stjarnfræðingurinn Robert Burnham. Stjarnfræðingar kalla slíkt fyrirbæri sprengistjörnu. Enn þann dag í dag, næstum þúsund árum eftir sprenginguna, þjóta stjörnubrotin um geiminn með 80 milljóna kílómetra hraða á dag.
Hubble-sjónaukanum hefur líka verið beint að þessu svæði og hann hefur rýnt inn í iður Krabbaþokunnar og fundið „fyrirbæri . . . sem stjarnfræðingar bjuggust aldrei við að finna,“ að sögn tímaritsins Astronomy. Stjarnfræðingurinn Paul Scowen segir að þessar uppgötvanir „ættu að fá stjarnfræðinga til að klóra sér í kollinum um allnokkurt skeið.“
Stjarnfræðingar, þeirra á meðal Robert Kirshner við Harvard-háskóla, álíta að skilningur á sprengistjörnuleifum eins og Krabbaþokunni sé þýðingarmikill, því að hægt sé að beita honum við fjarlægðamælingar til annarra vetrarbrauta sem er ákaft rannsóknarefni manna nú um þessar mundir. Eins og við höfum séð eru menn ekki á eitt sáttir um fjarlægðina til annarra vetrarbrauta, og það hefur orðið tilefni líflegra umræðna um miklahvellslíkanið af sköpun alheimsins.
Handan við Nautsmerkið, í stjörnumerkinu Andrómedu, má sjá daufan bjarma Andrómeduþokunnar, fjarlægasta fyrirbæris himingeimsins er sést með berum augum. Undur Óríons og Nautsmerkisins eru svo að segja að húsabaki hjá okkur — aðeins nokkur þúsund ljósár frá jörð. En Andrómeduþokan, mikill stjörnuþyrill áþekkur okkar eigin vetrarbraut en stærri — um 180.000 ljósár í þvermál — er talin vera í tveggja milljóna ljósára fjarlægð. Er þú rýnir í mildan bjarma Andrómeduþokunnar ertu ef til vill að horfa á tveggja milljóna ára gamalt ljós!
Undanfarin ár hafa Margaret Geller og fleiri unnið að því metnaðarfulla verki að kortleggja allar vetrarbrautirnar umhverfis okkur í þrívídd, og afraksturinn hefur vakið spurningar sem er vandsvarað ef tekið er mið af kenningunni um miklahvell. Í stað jafnrar dreifingar vetrarbrauta í allar áttir hafa kortagerðarmenn himingeimsins uppgötvað „samofið vetrarbrautateppi“ sem teygir sig milljónir ljósára út í geiminn. „Hvernig þetta vetrarbrautarteppi var ofið úr næstum samfelldu efni hins nýfædda alheims er einhver mesta ráðgáta heimsmyndarfræðinnar,“ að því er sagði ekki alls fyrir löngu í hinu virta tímariti Science.
Við hófum þetta kvöld með því að rýna upp í himininn nú í vetrarbyrjun, og við hrifumst bæði af ólýsanlegri fegurð hans og spurningum og leyndardómum um sjálft eðli og uppruna alheimsins. Hvert var upphafið? Hvernig varð þessi flókni alheimur til? Hvað verður um himinundrin umhverfis okkur? Getur nokkur svarað því? Sjáum til.
[Rammi á blaðsíðu 8]
Hvernig mæla þeir fjarlægðina?
Þegar stjarnfræðingar segja okkur að Andrómeduþokan sé í tveggja milljóna ljósára fjarlægð er það í rauninni ágiskun byggð á núverandi hugmyndum. Enginn hefur fundið leið til að mæla þessar óskiljanlegu vegalengdir beint. Fjarlægðina til allranæstu stjarna, sem eru í innan við 200 ljósára fjarlægð eða svo, er hægt að mæla beint með sýndarhliðrunarmælingu sem er raunar einföld hornafræði. En sú aðferð dugir aðeins á stjörnur sem eru svo nálægt jörð að þær sýnast færast ögn til þegar jörðin gengur um sólu. Flestar stjörnur og allar vetrarbrautir eru miklu fjarlægari en svo. Þá koma ágiskanirnar til skjalanna. Jafnvel fjarlægðin til stjarna í næsta nágrenni, svo sem hinnar frægu, rauðu risastjörnu Betelgás í Óríon, er ágiskun og liggur á bilinu 300 til liðlega 1000 ljósára. Það kemur því ekki á óvart að stjarnfræðinga skuli oft greina á um fjarlægðir til annarra vetrarbrauta sem eru milljón sinnum meiri.
[Rammi á blaðsíðu 8]
Sprengistjörnur, tifstjörnur og svarthol
Í iðrum Krabbaþokunnar er eitthvert kynlegasta fyrirbæri hins þekkta alheims. Að sögn vísindamanna er þar að finna agnarsmátt stjörnuhræ með ótrúlegum þéttleika. Það hringsnýst í gröf sinni 30 sinnum á sekúndu og sendir frá sér útvarpsbylgjugeisla sem mældust fyrst á jörðinni árið 1968. Þetta er kallað tifstjarna og sagt vera leifar samfallinnar sprengistjörnu þar sem rafeindir og róteindir í atómum upphaflegu stjörnunnar hafa þjappast saman og myndað nifteindir. Vísindamenn segja að stjarnan hafi einu sinni haft gríðarstóran kjarna á borð við risastjörnurnar Betelgás eða Rígel í Óríon. Þegar stjarnan sprakk og ytri lögin tvístruðust út í geiminn varð ekkert eftir nema samanskroppinn kjarninn, hvítglóandi sindur þar sem kjarnahvörfin voru löngu hætt.
Hugsaðu þér að taka álíka stóra stjörnu og tvær sólir okkar sólkerfis og þjappa þeim saman í kúlu sem er ekki nema 15 til 20 kílómetrar í þvermál! Hugsaðu þér að taka reikistjörnuna jörð og krumpa hana saman í bolta með 120 metra þvermáli. Einn rúmsentimetri af þessu efni myndi vega yfir einn milljarð tonna.
En tifstjarnan virðist ekki hafa að geyma þéttasta efnið. Ef jörðin skryppi saman svo að hún yrði ekki stærri en lítil glerkúla úr barnaspili yrði aðdráttarafl hennar svo sterkt að ljós slyppi ekki einu sinni frá henni. Jörðin myndi þá hverfa inn í svokallað svarthol. Flestir stjarnfræðingar trúa að svarthol séu til þótt tilvist þeirra hafi ekki verið sönnuð, og þau virðast ekki jafnalgeng og álitið var fyrir fáeinum árum.
[Rammi á blaðsíðu 10]
Eru litirnir ekta?
Þeir sem skima út í geiminn með litlum sjónauka verða oft fyrir nokkrum vonbrigðum þegar þeir finna þekkta vetrarbraut eða geimþoku. Hvar eru fallegu litirnir sem þeir hafa séð á ljósmyndum? „Mannsaugað getur ekki greint litina beint, jafnvel með hjálp stærstu sjónauka sem til eru,“ segir stjarnfræðingurinn og vísindarithöfundurinn Timothy Ferris, „því að ljósið frá þeim er of dauft til að örva litnema sjónhimnunnar.“ Sumir halda þar af leiðandi að fallegu litirnir á myndum utan úr geimnum séu plat og sé einhvern veginn bætt við í framköllun myndanna. En svo er ekki. „Litirnir eru ekta,“ segir Ferris, „og stjarnfræðingar hafa lagt sig í líma við að koma þeim nákvæmlega til skila.“
Ferris segir í bók sinni Galaxies að ljósmyndir af óskýrum og fjarlægum fyrirbærum, svo sem vetrarbrautum og flestum himinþokum, séu „teknar á tíma með því að beina sjónaukanum að vetrarbraut og láta stjörnuljósið lýsa ljósnæmislag myndaplötunnar í allt að nokkrar klukkustundir. Meðan á því stendur sér drifbúnaður um að vega á móti snúningi jarðar og halda vetrarbrautinni í sigti, en stjarnfræðingurinn, eða í sumum tilvikum sjálfvirkur stýribúnaður, gerir smáleiðréttingar.“
[Skýringarmynd/mynd á blaðsíðu 7]
(Sjá uppsettan texta í ritinu)
1. Stjörnumerkið Óríon, kunnugleg sjón á vetrarhimni um heim allan.
2. Sverðþokan í Óríon, hrífandi nærmynd af þokukenndu „stjörnunni.“
3. Í iðrum Sverðþokunnar í Óríon — fæðingarheimili í geimnum?
[Credit Lines]
Mynd 2: Astro Photo - Oakview, CA
Mynd 3: C. R. O‘Dell/Rice University/NASA
[Mynd á blaðsíðu 9]
Andrómeduþokan, fjarlægasta fyrirbærið sem sést með berum augum. Snúningshraði hennar virðist þverbrjóta þyngdarlögmál Newtons og vekur þá spurningu hvort til sé svart efni sem sést ekki í sjónaukum.
[Credit Lines]
Astro Photo - Oakview, CA
[Mynd á blaðsíðu 9]
Krabbaþokan í Nautsmerkinu — stjörnugrafreitur?
[Credit Lines]
Bill og Sally Fletcher
[Mynd á blaðsíðu 10]
Að ofan: Vetrarbrautin Vagnhjólið. Önnur smærri vetrarbraut rakst á hana, fór gegnum hana miðja og skildi eftir bláa hringinn umhverfis hana með milljörðum nýmyndaðra stjarna.
[Credit Lines]
Kirk Borne (ST Scl) og NASA
[Mynd á blaðsíðu 10]
Að neðan: Himinþokan Kattaraugað. Áhrif tveggja stjarna, sem snúast hvor um aðra, skýrir kannski best þetta flókna form.
[Credit Lines]
J. P. Harrington og K. J. Borkowski (University of Maryland) og NASA