Vårt vördnadsbjudande universum
Så gåtfullt, men ändå så vackert
VID den här tiden på året ser natthimlen ut som om den var beströdd med gnistrande juveler. Högt där uppe skrider den väldige jägaren fram — Orion, som klara januarikvällar är synlig från Anchorage i Alaska till Kapstaden i Sydafrika. Har du på senaste tiden tittat lite närmare på de skimrande juveler som finns att beskåda i välkända stjärnbilder, till exempel Orion? En grupp astronomer tog sig en ordentlig titt för en tid sedan med hjälp av det nyligen reparerade Hubbleteleskopet.
Från de tre stjärnor som utgör Orions bälte hänger ett ”svärd”. Den suddiga stjärna som man ser i mitten av svärdet är i själva verket inte någon stjärna, utan den välkända Orionnebulosan, ett av de vackraste objekt man kan se på himlen, även när man betraktar den genom ett enkelt amatörteleskop. Dess eteriska skönhet är emellertid inte det enda som fascinerar professionella astronomer.
”Astronomer undersöker Orionnebulosan och dess många unga stjärnor, därför att detta är det största och mest aktiva området för stjärnfödslar i vår del av Vintergatan”, skriver Jean-Pierre Caillault i tidskriften Astronomy. Nebulosan tycks vara ett sannskyldigt kosmiskt BB! När Hubbleteleskopet fotograferade Orionnebulosan och uppenbarade detaljer som aldrig förr hade observerats, såg astronomerna inte bara stjärnor och glödande gasmoln, utan också ”små suddiga ovaler, fläckar av orangefärgat ljus. De såg ut som små smulor av ens lunch som man råkat tappa på fotografiet”, förklarar Caillault. Forskarna tror emellertid att de ovala föremålen är ”protoplanetariska skivor, det första solsystemsembryo som betraktats från ett avstånd av 1.500 ljusår”, och inte att fläckarna beror på något fel i framkallningen. Håller stjärnor, eller rentav hela solsystem, just nu på att födas i Orionnebulosan? Många astronomer tror att det förhåller sig så.
Från BB-avdelningen till kyrkogården
När Orion skrider fram med sin båge i handen, ser det ut som om han är på väg mot stjärnbilden Oxen (Taurus). Nära spetsen på Oxens södra horn kan man, även med ett litet teleskop, se en svag ljusfläck. Den kallas Krabbnebulosan, och i ett stort teleskop ser den ut som en väldig explosion, vilket framgår av bilden på sidan 9. Om Orionnebulosan är ett stellariskt BB, kan den närbelägna Krabbnebulosan sägas vara begravningsplatsen för en stjärna som drabbats av en oerhört våldsam död.
Denna himmelska katastrof kan ha observerats av kinesiska astronomer, som beskrivit en ”gäststjärna” i stjärnbilden Oxen som plötsligt framträdde den 4 juli 1054 och var så ljusstark att den kunde ses i fullt dagsljus i 23 dagar. ”Under några veckor lyste stjärnan lika starkt som omkring 400 miljoner solar”, förklarar astronomen Robert Burnham. Astronomer kallar ett sådant spektakulärt stellariskt självmord för en supernova. Ännu i dag, närmare tusen år efter observationen, rusar partiklar från den fram genom rymden med en hastighet av cirka 80 miljoner kilometer per dag.
Hubbleteleskopet har varit i verksamhet i det här området också. Man har kikat in i nebulosans hjärta och upptäckt ”detaljer i Krabbnebulosan som astronomerna aldrig hade väntat sig att finna”, heter det i tidskriften Astronomy. Astronomen Paul Scowen förklarar att de upptäckter som gjorts ”bör få teoretiska astronomer att klia sig i huvudet en bra tid framöver”.
Enligt Harvardastronomen Robert Kirshner och andra forskare är det viktigt att skaffa sig kunskap om resterna av supernovor, till exempel Krabbnebulosan, eftersom de kan användas för att mäta avståndet till andra galaxer — ett område som nu är föremål för intensiv forskning. Som vi redan har sett har meningsskiljaktigheter beträffande avstånden till andra galaxer på senaste tiden gett upphov till en livlig debatt angående big bang-modellen som förklaring till universums uppkomst.
Bortom Oxen, men ändå fullt synlig på den västra januarihimlen från norra halvklotet, finns en svag ljusfläck i stjärnbilden Andromeda. Den ljusfläcken är Andromedagalaxen, det mest avlägsna objekt som man kan se med blotta ögat. Orion och Oxen befinner sig på vår egen kosmiska bakgård — några få tusen ljusår från jorden. Men nu riktar vi blickarna ungefär två miljoner ljusår ut i rymden, mot en stor spiralgalax som är ganska lik vår egen galax, Vintergatan, men ännu större — cirka 180.000 ljusår från den ena änden till den andra. När du betraktar det svaga skenet från Andromedagalaxen, nås dina ögon av ljus som kan vara över två miljoner år gammalt!
De senaste åren har Margaret Geller och andra satt i gång ett ambitiöst projekt för att framställa tredimensionella kartor över alla galaxer i vår omgivning, och resultatet har gett upphov till allvarliga betänkligheter med avseende på big bang-teorin. I stället för att finna en jämn fördelning av galaxer i alla riktningar har de kosmiska kartograferna upptäckt ”en gobeläng av galaxer”, en struktur som sträcker sig över miljontals ljusår. ”Hur denna gobeläng har kunnat vävas av den nära nog likformiga materian i det nyfödda universum är en av de viktigaste frågorna inom kosmologin”, skrev den ansedda tidskriften Science för en tid sedan.
Vi inledde den här januarikvällen med att blicka upp mot stjärnhimlen och upptäckte snart att den inte bara rymmer föremål av storslagen skönhet, utan också frågor och mysterier som rör universums själva ursprung och uppbyggnad. Hur kom allt detta till? Hur fick det sin nuvarande komplexa utformning? Vad kommer att hända med vårt fantastiska universum? Finns det någon som kan besvara dessa frågor? Låt oss se.
[Ruta på sidan 8]
Hur vet astronomerna hur långt det är?
När astronomer talar om för oss att Andromedagalaxen befinner sig två miljoner ljusår från jorden, är detta egentligen bara en kvalificerad gissning. Ingen har kommit på någon exakt metod att mäta sådana ofattbara avstånd. När det gäller de allra närmaste stjärnorna, de som ligger inom en radie av cirka 200 ljusår från jorden, kan avstånden bestämmas med stor noggrannhet med hjälp av trigonometrisk parallaxmätning. Men den metoden är tillämplig enbart på stjärnor som befinner sig så nära jorden att de ser ut att flytta sig något lite jämfört med bakgrunden, när jorden rör sig kring solen. De flesta stjärnor, och alla galaxer, befinner sig emellertid mycket längre bort. Det är här gissningarna börjar. Även när det gäller stjärnor som befinner sig relativt nära jorden, till exempel den berömda röda superjätten Betelgeuse i Orion, är de avstånd som anges ofta hypotetiska och kan variera från 300 ljusår till över 1.000. Det är därför inte förvånande att åsikterna går isär när det gäller avstånden till andra galaxer, avstånd som kan vara miljoner gånger större.
[Ruta på sidan 8]
Supernovor, pulsarer och svarta hål
Mitt i Krabbnebulosan ligger ett av de egendomligaste objekt som finns i hela det kända universum. Enligt forskarna är det resterna av en kollapsad stjärna som pressats ihop till ofattbar täthet. Stjärnan roterar i sin grav omkring 30 gånger per sekund och sänder ut en stråle av radiovågor, som man lyckades registrera här på jorden för första gången år 1968. Stjärnan kallas pulsar och beskrivs som en roterande supernovarest, som är så komprimerad att elektronerna och protonerna i den ursprungliga stjärnans atomer pressats samman till neutroner. Enligt forskarna har den en gång utgjort den massiva kärnan i en superjätte av liknande slag som Betelgeuse eller Rigel i Orion. När stjärnan exploderade och de yttre skikten slungades ut i rymden, blev bara den hopfallna kärnan kvar — en vitglödgad slagghög, vars kärnreaktioner för länge sedan upphört.
Tänk dig att man tar en stjärna som är dubbelt så stor som vår sol och pressar ihop den till ett klot som är 15—20 kilometer i diameter! Eller tänk dig att man tar planeten jorden och pressar ihop den till 120 meter. En kubikcentimeter av dess materia skulle då väga över en miljard ton!
Men ändå tycks det finnas objekt i universum som har ännu större täthet. Om vi skulle krympa jorden till samma storlek som en spelkula, skulle jordens gravitationsfält till slut bli så starkt att inte ens ljus kunde komma ut. Det skulle då se ut som om vår lilla jord försvann in i något som kallas ett svart hål. Även om de flesta astronomer tror på svarta hål, har ingen hittills kunnat påvisa deras existens, och de tycks inte vara så vanliga som man trodde för några år sedan.
[Ruta på sidan 10]
Är färgerna på fotografierna verkliga?
De som studerar stjärnhimlen med hjälp av ett enkelt amatörteleskop blir ofta besvikna när de för första gången ser en känd galax eller nebulosa. Var är de där vackra färgerna som man har sett på fotografier? ”Galaxernas färger kan inte uppfattas av det mänskliga ögat, inte ens genom de största teleskop som finns”, förklarar astronomen och författaren Timothy Ferris, ”eftersom det ljus som de sänder ut är alltför svagt för att kunna stimulera färgreceptorerna i ögats näthinna.” Detta har fått somliga att dra slutsatsen att de vackra färger som man kan se på fotografier av astronomiska objekt är en bluff, att de på något sätt är ditsatta vid framkallningen. Men så förhåller det sig inte. ”Färgerna är verkliga”, skriver Ferris, ”och astronomerna har försökt återge dem så troget som möjligt på dessa fotografier.”
I boken Galaxies förklarar emellertid Ferris att fotografier av svagt lysande avlägsna objekt, till exempel galaxer och de flesta nebulosor, ”är tagna med mycket lång exponeringstid genom att man riktar ett teleskop mot en galax och exponerar en fotografisk plåt i flera timmar, medan stjärnljuset tränger in i den fotografiska emulsionen. Under exponeringen låter man en drivmekanism kompensera jordens rotation och hålla teleskopet inställt på galaxen, medan astronomen, eller i vissa fall ett automatiskt styrsystem, gör mindre korrigeringar.”
[Diagram/Bilder på sidan 7]
(För formaterad text, se publikationen)
1 Stjärnbilden Orion är lätt att se överallt i världen en klar januarikväll
2 Orionnebulosan — en fantastisk närbild av den suddiga ”stjärnan”
3 Djupt inne i Orionnebulosan — Är den ett kosmiskt BB?
[Bildkällor]
Bild 2: Astro Photo — Oakview, Kalifornien
Bild 3: C. R. O‘Dell/Rice University/NASA photo
[Bild på sidan 9]
Andromedagalaxen är det mest avlägsna objekt som man kan se med blotta ögat. Dess rotationshastighet tycks strida mot Newtons gravitationslag, vilket väcker frågan om det finns mörk materia som inte kan ses med hjälp av teleskop
[Bildkälla]
Astro Photo — Oakview, Kalifornien
[Bild på sidan 9]
Är Krabbnebulosan i Oxen en stjärnas begravningsplats?
[Bildkälla]
Bill och Sally Fletcher
[Bilder på sidan 10]
Övre bilden: Kärrhjulsgalaxen. En mindre galax kolliderade med denna galax, trängde rätt igenom den och lämnade efter sig den blå ring av miljarder nybildade stjärnor som omger Kärrhjulsgalaxen
[Bildkälla]
Kirk Borne (ST Scl) och NASA
Nedre bilden: Nebulosan ”Kattögat”. Samverkande krafter från två stjärnor som kretsar i banor runt varandra kan vara förklaringen till dessa strukturer med invecklad form
[Bildkälla]
J. P. Harrington och K. J. Borkowski (University of Maryland) samt NASA