Stubberne udlægger nogle af de største astronomiske vendepunkter og spørgsmål gennem de seneste 70 år. De kommer også med en forsigtig forudsigelse for 2025, og hvad der mon kommer til at ske i astronomien i det nye år.
\ Automatisk oplæsning
Stubberne udlægger nogle af de største astronomiske vendepunkter og spørgsmål gennem de seneste 70 år. De kommer også med en forsigtig forudsigelse for 2025, og hvad der mon kommer til at ske i astronomien i det nye år.
Siden rumalderens begyndelse, hvor vi begyndte at interessere os for rummet, har astronomien gennemgået en så stor udvikling, at man næsten kan tale om, at vi har fået et nyt univers.
I artiklen her vil vi se på tre områder, som har været afgørende for at skabe det verdensbillede, vi har i dag:
Vi har i dag nogenlunde sikre svar på de to første spørgsmål, mens spørgsmålet om, hvorvidt liv er en sjældenhed eller noget almindeligt i universet, endnu ikke er afklaret.
Men opdagelsen af exoplaneter har gjort det mere aktuelt end nogensinde.
I en serie hen over julen svarer Videnskab.dk's faste rumskribenter, Stubberne, på nogle af astronomien og rumfartens helt store spørgsmål.
De vil også fortælle om, hvordan det har været at beskæftige sig med, skrive om og selv opleve nogle af de store vendepunkter og begivenheder i astronomien og rumfartens historie. Sidst, men ikke mindst, giver de også deres bud på, hvad der kommer til at ske i astronomien og rumfarten i 2025.
I denne første artikel beskriver de, hvordan astronomien har udviklet sig over de sidste 70 år og har ændret vores verdensbillede på vejen.
Den debat, der blev ført i astronomien, da rumalderen begyndte for snart 70 år siden, er næsten glemt i dag.
Man debatterede dengang, om universet var begyndt med et Big Bang, eller om det altid havde eksisteret - hvilket var grundlaget for den såkaldte ’steady state’-model.
Big Bang-teorien havde været kendt siden 1927, men da steady state-modellen kom frem i 1948, begyndte den afgørende debat, som førte til, at kosmologien i dag er baseret på Big Bang.
Steady state-modellen blev især fremført af den farverige astronom Fred Hoyle, som vi mange år senere selv besøgte.
Selv med et univers uden begyndelse kunne man ikke komme uden om skabelsen. Universet udvider sig jo, og hvis der ikke hele tiden blev skabt nyt stof, så ville universet jo efterhånden tømmes for galakser.
Men denne skabelse kunne foregå så langsomt, at den ville være umulig at observere.
Begge teorier krævede altså en skabelse af stof, men i steady state-modellen undgik man problemet med, hvordan universet er begyndt, da det ifølge teorien bare altid har eksisteret.
Da man opdagede den kosmiske baggrundsstråling i 1964, ophørte debatten derimod.
Denne stråling var forudsagt af Big Bang, og det er en stråling, der stammer fra tiden 380.000 år efter Big Bang. Baggrundsstrålingen kan dermed ikke forklares ud fra steady state-modellen.
Siden da har vi vænnet os til at leve i et univers, der på en ukendt måde begyndte for 13,8 milliarder år siden. Men den Big Bang-teori, vi har i dag, ligner ikke helt den oprindelige model, og vi ved nu, at teorien har to store udfordringer.
Det er nemlig kun 5 procent af universets indhold af stof og energi, vi kan observere. De resterende 95 procent er mørk energi og mørkt stof, og ingen af delene ved vi, hvad er.
Mørk energi er introduceret i astronomien for at forklare, hvorfor universet udvider sig stadig hurtigere, og mørkt stof, fordi man direkte kan observere, at både stjerner og galakser bevæger sig under påvirkning af tyngdekraften fra stof, vi simpelthen ikke kan observere.
Men trods disse udfordringer er vores verdensbillede i dag stadig et Big Bang-univers, der har en begyndelse.
Det er et univers i evig forandring. Universet har ikke altid set ud, som det gør i dag, og det univers, vi kender, vil også forsvinde om billioner af år, når de sidste stjerner løber tør for energi, og mørket sænker sig.
Intet varer evigt. Hverken stjerner eller universet.
Big Bang kan ikke forklare selve skabelsen, men teorien giver en god beskrivelse af universets udvikling siden da, og derfor regnes Big Bang for en god teori.
Men svaret på det ultimative spørgsmål om, hvorfor der overhovedet eksisterer et univers i stedet for bare ingenting, er vi stadig ikke kommet nærmere.
Helle og Henrik Stub er begge cand.scient’er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.
I mere end 50 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.
De skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet ‘Stubberne’.
Sorte huller er ikke en ny idé.
Navnet blev først opfundet i 1968, men lige siden 1783 har man talt om områder med en så stærk tyngdekraft, at selv lys ikke kan undslippe. Den moderne udgave af begrebet stammer fra Einsteins almene relativitetsteori fra 1916, men blev i lang tid mest anset for ren teori.
I dag er sorte huller en vigtig del af astronomien, hvilket skyldes observationer både i røntgen- og radioområdet. Men hvordan var radioastronomien med til at gøre sorte huller til en del af astronomien?
I 1960'erne begyndte radioastronomer at kortlægge himlen, og man fandt mange stærke radiokilder, altså observation af radiobølger fra universet. Universitetet Cambridge i England var førende inden for området, og resultatet blev nogle kataloger, hvor især en radiokilde med nummeret 3C 273 er blevet berømt.
3C 273 er en stærk radiokilde, men observerer man kilden med et almindeligt teleskop, ser man ikke andet end en blåhvid stjerne. Man tog nogle spektre, og da de blev analyseret af astronomen Maarten Schmidt i 1963, kom det til at ændre hele astronomien.
Målingerne viste nemlig, at 3C 273 bevægede sig bort fra os med en fart på næsten 44.000 km i sekundet; en fart, der kun kunne skydes universets udvidelse. En hurtig beregning viste, at afstanden så måtte være to milliarder lysår, og så kom problemet:
Ikke bare udsender 3C 273 en masse radiostråling, men også så meget lys, at man kan se den i et godt amatørteleskop. At vi overhovedet kan observere 3C 273 over en afstand på 2 milliarder lysår kræver en fuldstændig fantastisk udsendelse af energi.
Beregninger viste da også, at der blev udsendt en energi omkring 1.000 gange større, end hvad der bliver udsendt fra vores egen, ganske store, Mælkevej, som indeholder mere end 200 milliarder stjerner.
Og endnu mere mærkeligt: Denne energi kom fra et meget lille område med en åbenbart meget høj tyngdekraft - for de gasser, der bevægede sig omkring dette område, havde en fart på over 4.500 km/s, og med den fart skal der en meget, meget stærk tyngdekraft til at holde fast på gasserne.
Da energien kommer fra et meget lille område, kan den ikke leveres af stjerner, hvor højst 0,7 procent af massen kan omdannes til energi ved fusionsprocesser – der var brug både for en meget stærkere energikilde og noget, som har en meget stærk tyngdekraft.
Der var kun en mulighed: Nemlig at energien blev skabt ved, at stof blev trukket ind mod et stort sort hul.
Her opvarmes stoffet så meget, at op mod 40 procent af stoffets masse bliver omdannet til energi. Det er jo næsten 60 gange mere, end man kan opnå ved fusion. Så i dag mener man, at energikilden er et sort hul med en masse på over en milliard solmasser.
Der kom hurtigt flere observationer af radiokilder, som lignede 3C 273. Gradvist blev man klar over, at alle disse radiokilder har et fælles træk, nemlig at der er tale om store galakser med sorte huller i centret.
Herfra udgår der enorme jetter, som består af partikler, der udslynges med hastigheder, som kan komme op i nærheden af lysets hastighed. Disse jetter kan være titusinder af lysår lange, og de er en meget direkte demonstration de enorme energimængder, der frigøres, når sorte huller opsluger stof.
I dag kalder man denne type galakser for aktive galakser, og det er måske en fase, alle galakser skal gennem. For nye målinger tyder på, at de fleste - måske alle - galakser i deres centrum har et stort hul.
Mælkevejen har således et sort hul med en masse på fire millioner solmasser, men nu er det fredeligt, fordi det ikke opsluger så meget stof, og det kan vi bare være glade for.
Men hvem ved, måske har også vores galakse engang været meget aktiv med enorme jetter.
Der er stadig meget, vi ikke ved om de sorte hullers rolle i universet. Men James Webb-teleskopet har opdaget nogle store sorte huller, som er dannet meget kort tid efter Big Bang. Det er nu blevet en udfordring for teoretikerne at forklare dette fund.
En af de helt store opdagelser i den moderne astronomi er exoplaneter.
Ved rumalderens begyndelse kendte vi ikke andre planeter end dem, der er i Solsystemet, og man vidste ikke, om dannelsen af et solsystem er en meget sjælden begivenhed eller noget ganske almindeligt.
Men det ændrede sig, da den første exoplanet blev opdaget i 1995.
Nu kender vi flere tusinde, og alt tyder på, at langt de fleste stjerner er omgivet af planeter. På den anden side er dannelsen af planeter en ganske voldsom proces, der meget let kan føre til, at en nydannet planet enten bliver opslugt af sin stjerne eller slynges helt bort fra stjernen.
Både planeter og planetsystemer findes i mange udgaver. Vi ved stadig ikke, om et planetsystem opbygget på samme måde som vores solsystem er en sjældenhed.
Til gengæld er vi blevet meget mere opmærksomme på den rolle, entropien spiller i universet, og hvor svært det er at opbygge noget så komplekst som liv.
Entropi er et mål for uorden, og en hovedsætning siger, at entropien i et lukket system altid vil vokse. Vi kan bare tænke på et børneværelse – hvis der ikke med mellemrum bliver ryddet op, så bliver der hurtigt en meget stor uorden.
Men oprydning er en indgriben udefra, hvor vi så at sige nedbringer entropien ved at udføre et arbejde og dermed tilføre energi.
Og her har vi nøglen til, at der overhovedet kan eksistere liv i universet; Universet er et lukket system, så her vil entropien – eller uorden - altid vokse, men de steder, hvor der tilføres energi, kan man lokalt skabe orden.
På en planet som Jorden, der jo hele tiden får tilført energi fra Solen, bruges denne energi netop til at opbygge de komplekse molekyler, der er grundlaget for alt liv.
Skulle man beskrive, hvordan universet har været i stand til at skabe forhold, både for at liv kan opstå og udvikles, kan svaret kun være 'med besvær'.
Det er nemlig næsten sikkert, at det meste af universet er livløst, og at livet kun kan opstå og udvikle sig i små oaser, hvor forholdene er gunstige. Jorden er en sådan oase, og diskussionen går i virkeligheden på, om disse oaser er noget almindeligt eller en stor sjældenhed.
Oaserne kræver en tilpas tilførsel af energi til en planet, som ikke er for lille og ikke så stor, at de komplekse molekyler ødelægges igen.
Man kan sige, at livet fører en evig kamp mod entropien: En kamp som i sidste ende tabes når den sidste stjerne dør, og energi ikke længere kan strømme i universet.
Men det ligger billioner af år ude i fremtiden, og inden da kan livet nå at udrette meget – og hvem ved måske ligefrem være med til at påvirke universets udvikling.
Vi lever stadig i et meget ungt univers, som allerede indeholder billioner af exoplaneter. Sandsynligvis er det kun få af disse planeter, som modtager lige nøjagtig den tilpasse mængde energi fra deres stjerne over så lange tidsrum, at liv både kan nå at opstå og udvikle sig.
Disse planeter er små oaser i et univers, som mange steder er totalt uegnede for liv – således skal man skal holde sig meget langt fra både supernovaer og sorte huller.
For her kan der udløses så meget energi, at livet har samme chance for at overleve som en natsværmer, der flyver ind i en flamme.
Det er altså svært at sige, om universet er livsvenligt eller livsfjendtligt. Men det er i hvert fald interessant, at naturlovene er indrettet, så kompleksitet kan opbygges under de rette forhold.
Én ting er det store univers, noget andet livet her på Jorden.
Her har astronomien været inspiration til at sætte et nyt perspektiv på, hvordan vi kan opfatte vores historie. Begrebet hedder ’Big History’ og vi har omtalt det i vores astronomibog ’Det levende Univers’, men man kan også læse om det her.
Big History erstatter ikke almindelig historieskrivning, men giver alene et nyt perspektiv på menneskets historie. Her ser man historien som en konsekvens af universets evne til lokalt at skabe stadig mere komplicerede strukturer. Big History går tilbage til Big Bang, men lægger mere vægt på kompleksiteten.
Fremkomsten først af menneskets talt sprog, og senere også et skriftsprog, gjorde det muligt at lære af tidligere tiders erfaringer og på den måde hurtigere og bedre at kunne tilpasse sig nye forhold – og det gav igen mulighed for at skabe mere komplicerede samfund.
Denne udvikling mod større kompleksitet blev videreført af de første landbrugssamfund, der førte til de første byer og dermed de første store civilisationer - igen et spring i kompleksitet.
I dag har vi mulighed for at skabe et globalt samfund takket være global kommunikation og fremkomsten af informationsteknologier og nu også kunstig intelligens.
Det globale samfund er igen et spring fremad i kompleksitet. Det giver mulighed for at kunne løse globale problemer som klimaændringer, men det kan også kollapse i kaos. For kompleksitet har en pris, som måske gør meget avancerede og komplekse civilisationer til en sjældenhed.
Hver onsdag aften lander fascinerende artikler om astronomi og rumfart i din indbakke.
