I en ny serie, '10 Astronomiske Mysterier', vil vi her på Videnskab.dk præsentere nogle af de astronomiske mysterier, der stadig optager astronomerne, og som viser, hvor langt vi er fra at forstå universet.

Der har altid været uløste problemer i astronomien, men i serien vil vi se på de problemer, som endnu ikke er løst.

Dem er der så mange af, at vi har været nødt til at udvælge nogle få – men sikkert er det, at astronomerne ikke bliver arbejdsløse i en overskuelig fremtid.

Desuden kommer der hele tiden nye mysterier, og hvem ved om et af mysterierne en dag vil føre til, at vi skal ændre vores verdensbillede.

Den ældste videnskab

Der var engang, man ikke kunne tale om det mystiske univers, fordi man havde et religiøst verdensbillede, hvor det alene var religionen, som skulle levere forklaringerne på det, man så på himlen.

Det var først, da videnskaben kom med en anden forklaringsmodel, nemlig at vi skal forstå universet ud fra naturlovene, at vi begyndte at kunne tale om mysterier. Det vender vi tilbage til i slutningen af artiklen.

Overgangen fra et religiøst verdensbillede til et videnskabeligt baseret verdensbillede skete naturligvis gradvis, men det nuværende videnskabelige verdensbillede er kun få hundrede år gammelt, og det selv om man siger, at astronomien er den ældste videnskab.

Sikkert er det dog, at astronomien strækker sig mange tusinde år tilbage, ja helt til stenalderen, hvor man i høj grad har brugt tid på at observere nattehimlen med dens stjerner og planeter og Månen med dens faser.

At betragte Månen må dengang have været en hel anden oplevelse i dag, for dengang var der ikke andet til at bryde nattemørket end nogle bål hist og her.

Her kunne man for alvor følge årets gang på stjernehimlen, og man lærte hurtigt at skelne mellem stjernerne, der åbenbart sad fast på himlen og så planeterne, der bevægede sig rundt på himlen, efter regler ingen forstod.

Men stjernehimlen ændrede sig i takt med årstiderne, og gradvis blev der skabt en kalender baseret på astronomiske observationer. Solen angav årets længde, som kunne være antallet af dage mellem to sommersolhverv, hvor Solen stod højst på himlen. Månen skabte begrebet 'måned', selv om det var vanskeligt at få en kalender baseret på Månes faser til at passe med solkalenderen.

I alle tilfælde var kalenderen enormt vigtig for oldtidens samfund. Man havde brug for at vide, hvornår man skulle begynde at så markerne, og i Ægypten var det vigtigt at vide, hvornår Nilen gik over sine bredder.

Ved at indsamle data gennem mange generationer, blev det muligt for især præster at kunne forudsige både måne- og solformørkelser – fænomener som dengang var virkelig skræmmende. Det gav magt, men viste også, at der herskede en vis orden på himlen. Men man talte ikke om naturlove, som vi gør i dag. 

Den sidste store astronom, som alene observerede universet med det blotte øje, var Tycho Brahe, som selv havde udviklet ret geniale sigteinstrumenter. Tycho Brahe bragte positionsastronomien til et højdepunkt, hvor hans målinger blev grundlaget for Keplers love, og dermed for Newtons tyngdelov. Her ses en tegning af Tycho Brahes observatorium Stjerneborg på Hven. (Illustration: Det Kongelige Bibliotek/Public Domain)

Et verdensbillede formes

Det, som definerer den moderne astronomi, er, at vi i dag søger at forstå universet ud fra naturlove og ikke ud fra religion. Men vejen hertil har været lang og vanskelig.

Gennem det meste af astronomiens historie har astronomerne givet sig af med at indsamle oplysninger om, hvor planeter og stjerner var på himlen året igennem – det man i dag kalder for positionsastronomi.

Men disse målinger gjorde det muligt for Nicolaus Copernicus (1473-1543) at skabe den første store ændring af antikkens verdensbillede, da han flyttede Jorden fra at være universets centrum til blot at være en planet, som kredser om Solen.

Med kikkerten førte Galileo Galilei (1564-1642) astronomien ind i en helt ny fase. Nu kunne han jo se, at Månen var en verden med bjerge og sletter, og at Mælkevejens lysende bånd bestod af utallige fjerne stjerner.

Alene erkendelsen af, at Månen og planeterne var verdener, viste, at Jorden ikke var helt enestående. Da man også erkendte, at stjernerne bare er fjerne Sole, kunne man jo begynde at spekulere over et univers fyldt med kloder, der måske mere eller mindre lignede vores egen verden.

Med tyngdeloven fik Newton formuleret en lov, der så ud til at styre al bevægelse i universet. Det var et helt afgørende skridt mod det moderne verdensbillede, som bygger på, at universet skal forstås ud fra naturlove.

Nu begyndte det at gå hurtigt med at løse gamle mysterier. Newton havde vist, at hvidt sollys blev spaltet op i alle regnbuens farver, når man sendte det gennem et prisme – det første solspektrum. I 1802 blev det opdaget, at solspektret indeholder mørke linjer, men der skulle gå mange år, før man forstod spektrene godt nok til at kunne angive, hvilke grundstoffer der fandtes på Solen og også i andre stjerner.

Da man først forstod de mørke linjer Solspektret, der var opdaget af Joseph Fraunhofer i begyndelsen af 1800-tallet, blev det for første gang muligt at undersøge, hvilke stoffer der fandtes på andre stjerner og planeter. Hermed var grunden lagt til den moderne astrofysik. (Public Domain)

Men spektrene kunne også bruges til andet, og for omkring 100 år siden opdagede man, ved at analysere spektrene fra fjerne galakser, at galakserne bevæger sig bort fra hinanden – det fænomen vi kalder universets udvidelse.

Det første skridt var taget mod Big Bang, en teori som første gang blev formuleret af den katolske præst og astronom Georges Lemaître (1894-1966) for mindre end 100 år siden.

Kernefysikken og kvantemekanikken gav det fysiske grundlag for at forstå, hvorfra Solen og stjernerne får deres energi. Og hele den teori for stjernernes opbygning og udvikling, der nu blev skabt, blev afgørende for vores forståelse af universets udvikling.

Vi kunne nu forklare, hvorledes grundstofferne skabes, og et helt afgørende skridt blev taget, da den fremragende astronom Cecilia Payne-Gaposchkin leverede et af astronomiens største gennembrud - i en mandsdomineret verden.

Hun viste nemlig, at 99% af universet består af brint og helium, noget som netop Big Bang kunne forklare.

Hubbles observationer dannede, sammen med den katolske præst Georges Lemaîtres teori, grundlaget for det, der meget senere skulle blive kaldt Big Bang – i øvrigt af en astronom (Fred Hoyle), der slet ikke troede på teorien. (Illustration: Hubblesite.org)

Hvad er et mysterium?

Som vi kan se, har astronomien været afgørende, for det verdensbillede vi har i dag. I denne serie ser vi på to typer af mysterier:

• Observationer som ikke umiddelbart kan forklares ud fra de naturlove, vi kender i dag. Får vi en dag en sådan observation, så er det vist det, man kalder en 'game-changer'
• Observationer, hvor vi simpelthen bare søger en forklaring

Nogle af den sidste type mysterier er måske slet ikke virkelige mysterier, men bare et resultat af dårlige eller mangelfulde observationer. Andre kan måske rokke ved hele fundamentet for vores forståelse af universet. Det er bare umuligt på forhånd at sige, hvilken type mysterium vi står overfor.

Kun lige en afsluttende bemærkning:

Moderne astronomiske teorier handler om universets udvikling, og i modsætning til de gamle religiøse teorier ikke om, hvordan universet er blevet skabt. Vi kan nemlig i dag ikke give noget videnskabeligt svar på det ultimative spørgsmål: 'Hvorfor er der noget i stedet for ingenting?'

Som det vil fremgå af serien, så er vi endnu kun ved begyndelsen af at forstå universet. Vi håber, de mange uløste mysterier vil vise, at astronomien er en videnskab i rivende udvikling. Med alle de observatorier og teleskoper, der i disse år bygges verden over, kan vi kun sige 'The best is yet to come'.

Den første af de 10 artikler kommer til at handle om vores solsystem og udkommer lørdag morgen 21. august.