Store opdagelser: Et univers af galakser
Vi lever på et lille støvfnug i universet, som vi kalder Jorden. Vores blå planet drejer rundt om Solen, der blot er én af de mere end 200 milliarder stjerner, der udgør den umådeligt store Mælkevej.

Galakser og tåger findes i utallige former. Tågen Messier 78 eller NGC 2068 befinder sig i stjernebilledet Orion omkring 1600 lysår fra Jorden.

Galakser og tåger findes i utallige former. Tågen Messier 78 eller NGC 2068 befinder sig i stjernebilledet Orion omkring 1600 lysår fra Jorden.
Partner 50 opdagelser - Højdepunkter i naturvidenskaben

I denne bog gives der en fremstilling af 50 markante gennembrud i naturvidenskaberne, der alle har været med til at skabe det moderne ver

 

Og umådelig stor er den, for det tager lyset cirka 100.000 år at nå fra den ene ende af Mælkevejen til den anden. Men Mælkevejen selv, gigantisk som den er, er blot en spiralgalakse blandt utallige andre galakser i det afgrundsdybe univers.

Næsten alt almindeligt stof i universet er samlet i galakser i store afstande fra hinanden, omtrent som alt stof i en luftart udgøres af små molekyler i bevægelse. Men hvor ved vi det fra?

Hvor lang tid har vi vidst, at byggestenene i universet udgøres af galakser, hvoraf mange ligner Mælkevejen?

Nye kikkerter gav mulighed for at se himmelske 'tåger'

Vores nærmeste galakse er Andromedatågen eller -galaksen, navngivet efter prinsesse Andromeda, der i den græske mytologi var datter af Cassiopeia og den etiopiske konge Cepheus. Astronomer, der foretrækker systematiske frem for poetiske navne, kalder galaksen for M31.

Uanset navnet, så har netop denne tåge været kendt i mere end tusinde år, idet den rent faktisk kan ses med det blotte øje. Det var først med konstruktionen af de store kikkerter i 1700-tallet, at man kunne studere andre af de himmelske 'tåger'.

Ifølge den senere så berømte filosof Immanuel Kant (1724-1804) var disse tåger enorme samlinger af stjerner, 'universer eller så at sige mælkeveje'.

Måske var tågerne beslægtet med Mælkevejen

I 1755 udviklede den 31-årige Kant ideen om et dynamisk univers bestående af mælkeveje i den anonymt udgivne bog Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels (Almindelig Naturhistorie og Teori for Himlen).

Hans kosmologi var et storslået, visionært og spekulativt forsøg på at forstå verdens udvikling og struktur, men den var ikke baseret på astronomiske observationer og vakte absolut ingen opmærksomhed i samtiden.

Vi skal derfor frem til 1786, hvor den tysk-engelske astronom William Herschel (1738-1822) uden at kende til Kants kosmologi katalogiserede ikke mindre end omkring 2.000 tåger og spekulerede over, hvorvidt tågerne var beslægtede med Mælkevejen.

Var de objekter i eller nær Mælkevejen, eller var de selv fjerne mælkeveje eller 'ø-universer', der måske var endnu større end vor egen Mælkevej? Herschel stillede sig dette fundamentale spørgsmål, men havde ingen mulighed for at besvare det.

Mælkevejen udgjorde det materielle univers

Mere end hundrede år senere var den almindelige antagelse derfor endnu den noget antropocentriske, at Mælkevejen i det store og hele udgør det materielle univers, og at de fjerne tåger nok befinder sig i udkanten af det (dengang kendte) galaktiske system.

Fakta

 

Denne artikel stammer fra bogen '50 opdagelser - Højdepunkter i naturvidenskaben'. Bogen bringes i samarbejde med Aarhus Universitetsforlag. Køb bogen her

 

Som astronomen Agnes Clerke (1842-1907) skrev i The System of the Stars fra 1890, så kan 'ingen kompetent tænker nu hævde, at nogen enkelt tåge er et stjernesystem af samme art som Mælkevejen'.

Man var med andre ord betænkelig ved at åbne op for spørgsmålet om, hvorvidt vores galakse og vores blå planet – og dermed mennesket som sådan – var unikke.

Astronomer hævdede at der fandtes et ø-univers

Spørgsmålet kunne dog ikke affejes, og der var faktisk astronomer, endda meget kompetente tænkere, der hævdede standpunktet om et ø-univers. Omkring 1920 stod de to synspunkter uforeneligt over for hinanden.

Ifølge det ene synspunkt var alle himmelske objekter altså dele af det enorme Mælkevejssystem, uden om hvilket der blot var et uendeligt tomrum.

Andre astronomer, der var tilhængere af ideen om et ø-univers, opfattede Mælkevejen som mindre, mens de antog, at især de spiralformede galakser var uafhængige stjernesystemer af samme størrelsesorden som vores og beliggende meget langt væk.

Man kendte ikke afstanden til galakserne

Man kunne tro, at spørgsmålet relativt nemt kunne løses, nemlig ved at bestemme dimensionerne af Mælkevejen og sammenligne dem med afstanden til Andromeda eller andre spiralgalakser.

Ærlig talt, hvor svært kan det være? Men det var svært, simpelthen fordi man ikke kendte afstanden til galakserne. Alle astronomer erkendte, at dette problem måtte løses, før man kunne finde et svar, der ikke blot var baseret på mere eller mindre spekulative teorier.

Faktisk havde man i 1920 allerede en metode til galaktisk afstandsbestemmelse, i det mindste i princippet. Siden slutningen af 1780'erne havde man kendt til en bestemt slags stjerner, kaldet cepheider, der udmærker sig ved at have periodisk eller cyklisk varierende lysstyrker.

Der var en matematisk sammenhæng mellem lysstyrke og periode

Ud fra undersøgelser af cepheider i den Lille Magellanske Sky på den sydlige himmel viste den amerikanske astronom Henrietta Swan Leavitt (1868-1921) i 1912, at der var en matematisk relation mellem stjernernes perioder og deres tilsyneladende lysstyrker.

En stjerne lyser med en absolut lysstyrke, der angiver mængden af udsendt lysenergi, men kun en lillebitte del af denne energi modtages på Jorden, stjernens tilsyneladende lysstyrke. Denne iagttagelige størrelse afhænger af stjernens absolutte lysstyrke og dens afstand fra Jorden.

Leavitts relation gjorde det muligt at bestemme de relative afstande til fjerne himmellegemer, hvori der var en eller flere cepheider. 

Et vigtigt skridt på vejen til at måle afstande

Edwin Hubble bag kæmpekikkerten i Mount Wilson-observatoriet i Californien, som han brugte til at kortlægge himlen og fastslå, at vores Mælkevej blot er en spiralgalakse blandt utallige andre galakser i det endeløse univers. (Foto: Henry E. Huntington Library and Art Gallery, San Marino, CA.)

Opdagelsen var et første, men vigtigt, skridt på vejen til at måle afstande i universet, men man havde brug for de absolutte afstande, målt i for eksempel lysår.

Den første, der forsøgte sig med en absolut afstandsmåling, var den danske astronom Ejnar Hertzsprung (1873-1967), men det var først hans amerikanske kollega Harlow Shapley (1885-1972), der i 1918 omformede Leavitts metode til et pålideligt mål for galaktiske afstande. 

Nu kunne man knytte perioden for en cepheide direkte sammen med dens afstand fra Jorden. Med andre ord, hvis man kunne finde en cepheide i en galakse, behøvede man blot måle dens periode for at få en omtrentlig værdi for dens afstand.

 

Astronomer kunne fastslå afstanden til Andromedagalaksen

Det lyder jo meget nemt, men det krævede altså, at man kunne identificere cepheider i nogle af de mange galakser. Og det kunne man ikke.

Cepheider er ikke meget sjældne, men de er sjældne nok til at være svære at finde, når de gemmer sig blandt milliarder af stjerner i en fjern galakse.

I 1925 fik man imidlertid tal på bordet. Edwin Powell Hubble (1889-1953), der i dag er anerkendt som en af det 20. århundredes største astronomer, kunne sensationelt fastslå afstanden til Andromedagalaksen.

 

Hubble gjorde en vigtig opdagelse

Hubble var født i en lille by i Missouri, USA, i 1889. Efter at have taget en universitetsgrad i jura og tjent som officer i den amerikanske hær under 1. Verdenskrig, vendte han sig mod astronomien. 

Han startede sin lysende karriere som astronom ved det californiske Mount Wilson Observatorium, der rådede over tidens største og bedste kikkerter.

Det var her, han i efteråret 1923 gjorde sin første vigtige opdagelse.

 

Hubble dobbelttjekkede sine data før han offentliggjorde dem

I forbindelse med nogle ret rutineprægede observationer af novaer i spiraltåger fandt han i Andromeda et lysende legeme, som han først antog var en nova. Ved nærmere eftersyn viste det sig, at lysstyrken varierede, som var det en cepheide.

Den forsigtige Hubble ville imidlertid være sikker i sin sag.

Hubble-rumteleskopet i sin ensomme bane omkring Jorden. (Foto: Hubble-rumteleskop. NASA/STSCI)

I stedet for at indkalde til en pressekonference – som man nok ville have gjort i dag – ventede han mere end et år, mens han tjekkede og dobbelttjekkede sine data og bekræftede dem med observationer af flere cepheider, både i Andromeda og i spiralgalaksen M33, også kendt som Trekantgalaksen.

Begge galakser hører til i vores egen såkaldt lokale galaksegruppe med en udstrækning på mellem 5 og 10 millioner lysår.

 

Opdagelsen var sensationel

Da Hubble ved slutningen af 1924 endelig meddelte sine resultater, havde han data fra 22 cepheidestjerner, og ud fra disse kunne han udlede afstanden til Andromeda.

Hans værdi var 285.000 parsec, eller godt 900.000 lysår, hvilket placerede spiraltågen langt væk fra Mælkevejen.

Opdagelsen var sensationel.

 

Hubbles havde forkerte tal, men den rigtige konklusion

I virkeligheden var Hubbles værdi for lille, selv om dette først blev vist i starten af 1950'erne.

I dag ved vi, at Andromeda befinder sig i en afstand af 2,3 millioner lysår fra Jorden, at dens diameter er omtrent det dobbelte af Mælkevejens, og at den indeholder cirka 400 billioner stjerner.

Det ændrer dog ikke på berettigelsen af Hubbles konklusion fra 1924, nemlig at Andromeda befinder sig langt uden for Mælkevejen. 

 

Der var intet specielt ved Mælkevejen

Opdagelsen var tydeligvis en stærk støtte for teorien om et ø-univers, mens den var i modstrid med teorien om et univers, der i det væsentlige var identisk med Mælkevejen.

Efter 1925 var striden om verdensbilledet da også afgjort, selv om enkelte astronomer kritiserede Hubbles slutninger og fortsatte med at argumentere imod ø-universet.

Det store flertal støttede Hubble og hans opfattelse af, at galakserne er uafhængige stjernesystemer spredt ud over hele universet.

Den kosmiske stige. Afstandsmålinger har altid været af kritisk betydning i astronomi og kosmologi. Med cepheidemetoden kunne Hubble måle afstanden til de fjerne galakser. I dag benyttes også andre metoder blandt andet baseret på supernovaer.(Foto: Kosmiske afstande. NASA/JPL-Caltech)

Ifølge denne opfattelse var der intet specielt ved Mælkevejen – ud over, selvsagt, at den huser det støvfnug af en Jord, hvorpå vi mennesker lever.

 

Der var behov for mere information om himmellegemerne

Med Hubbles opdagelse begyndte en ny æra i kosmologien. Hvor Galilei havde skabt det empiriske grundlag for en ny forståelse af solsystemet, og Herschel havde placeret det som en enkelt del af vort lokale Mælkevejssystem, havde Hubble brudt endnu en kosmisk barriere.

Han havde åbnet døren til hele det iagttagelige univers, hvori Mælkevejen kun var et enkelt fnug i en verden, der indeholdt myriader af tilsvarende systemer. Det var en revolution i verdensbilledet, men i offentligheden blev den knap nok bemærket.

Med galakserne som den nye kosmologis hovedaktører kom et behov for at indsamle mere og bedre information om himmellegemerne. 

 

Hubble foreslog hvordan man kunne klassificere tågerne

Allerede i 1926 fremlagde Hubble et forslag til en klassifikation, hvor han inddelte tågerne i galaktiske og ekstragalaktiske systemer.

Spiralgalakserne som Andromeda og Mælkevejen hørte til sidstnævnte kategori. Ikke blot klassificerede han de mange og forskelligartede galakser, i 1930'erne kunne Hubble også give gode bud på deres afstande, lysstyrker og masser.

I dag har vi en langt bedre viden om galaksernes verden, end man havde på Hubbles tid. Det er en viden, der bygger på en kumulativ tradition og ikke mindst på den opfattelse af ø-universet, der med Hubbles gennembrud omkring 1925 blev astronomernes standardmodel.

 

Teleskopet er opkaldt efter manden

I 1990 sendte den amerikanske rumfartsorganisation NASA en satellitbåren spejlkikkert i omløb om Jorden. Den vigtigste opgave for det berømte rumteleskop var at måle fjerne afstande i universet med hidtil uhørt præcision, hvilket i høj grad lykkedes. 

Det navn, man valgte for dette mageløse og mageløst dyre instrument – Hubble Space Telescope – var en passende hæder til en af den moderne astronomis og kosmologis helt store pionerer.

Manden, der vovede at være den kompetente tænker, der hævdede, at 'nogen enkelt tåge er et stjernesystem af samme art som Mælkevejen'.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab, klima og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.