Galileis teleskop — kun en begyndelse!

DA GALILEI rettede sit nyopfundne teleskop mod himmelen åbnede der sig et helt nyt verdensbillede for hans øjne. Han kunne se ti gange flere stjerner end noget menneske før havde set. Mælkevejen viste sig nu ikke blot som en tåge men som et kalejdoskopisk mønster af stjerner i hobetal, store og små imellem hinanden. Månens overflade blev for Galileis øjne forvandlet fra en skinnende porcelænsskive til en mosaik af bjerge, kratere og have uden vand.

Få måneder senere registrerede Galilei fire af Jupiters måner. Dernæst opdagede han de smukke ringe omkring Saturn. Og da han rettede sit teleskop mod Venus, blev han opmærksom på små ændringer i planetens lysstyrke og udseende. Den viste nogle faser der kun kunne forklares med at planeten kredsede omkring Solen. Galilei konkluderede derfor at hvis én planet kredsede om Solen, måtte det samme gælde for de andre planeter — deriblandt Jorden. Og deri havde han ret. I 1609 blev Jorden således fjernet fra sin ’hellige’ piedestal, fra pladsen som universets midtpunkt — som man havde hævdet at den var.

Men de hævdvundne anskuelser blev ikke opgivet så let. Den katolske kirke slog fast at „den opfattelse, at Jorden ikke er universets centrum og at den endog foretager en daglig rotation, er filosofisk falsk og i det mindste en urigtig opfattelse“. Galilei blev slæbt for inkvisitionen og tilbragte de sidste år af sit liv i husarrest. Religiøs dogmatisme formåede imidlertid ikke at undertrykke den nysgerrighed som opfindelsen af teleskopet havde vakt. Stadig flere forskere følte sig tiltrukket af den udfordring der lå i at afdække universets hemmeligheder.

Nu, efter næsten fire hundrede års intensiv forskning, er vor viden om universet øget drastisk. I dag ved man at der findes forskellige typer stjerner som for eksempel røde kæmpestjerner, hvide dværge og pulsarer. Inden for de senere år har man i det ydre rum registreret gådefulde objekter der udsender enorme mængder energi — de såkaldte kvasarer. Og man mener nu at der i mange galakser skjuler sig mystiske sorte huller der tilsyneladende virker som ufatteligt kraftige kosmiske hvirvelstrømme.

Ved hjælp af kraftige optiske teleskoper kan astronomerne spejde langt ud i verdensrummet. Derved skuer de i realiteten mange milliarder år tilbage i tiden, helt til grænsen af det synlige univers. Man har opdaget kæmpemæssige hobe af stjerner og galakser der er så langt borte at lyset fra dem, ifølge beregninger, har været over 15 milliarder år undervejs.a

Alle stjerner udsender svage radiosignaler. Men takket være radioteleskoperne har man også opdaget andre objekter i verdensrummet såsom pulsarer og kvasarer. Som navnet antyder opfanger radioteleskoperne radiobølger i stedet for synligt lys. Siden 1961 har man registreret i hundredvis af kvasarer, hvoraf mange befinder sig i grænseområdet af det synlige univers.

Arbejdet med at kortlægge universet har vist sig at være langt større end Galilei på nogen måde kunne have forestillet sig. Det er først i dette århundrede at vi er begyndt at kunne danne os et indtryk af universets kolossale størrelse, af de millioner af galakser hvoraf det består og af de enorme afstande der adskiller dem.

For at hjælpe os til at begribe afstandene i universet har fysikeren Robert Jastrow benyttet følgende sammenligning: Forestil dig Solen på størrelse med en appelsin. Jorden ville da blot være et sandskorn der kredsede omkring Solen i en afstand af 9 meter. Jupiter ville være som en kirsebærsten der kredsede om appelsinen i en afstand der svarer til en boligkarré. Og Pluto ville være endnu et sandskorn på ti boligkarréers afstand fra Solen. I dette målestoksforhold ville den nærmeste stjerne, Alpha Centauri, befinde sig 2100 kilometer borte, og Mælkevejen ville være en løs hob af stjerner med en indbyrdes afstand på omkring 3200 kilometer og med en diameter på 30 millioner kilometer. Selv om alt er stærkt formindsket, bliver afstandene alligevel hurtigt vanskelige at fatte.

Men det er ikke kun afstandene der forbløffer. Efterhånden som forskerne har afdækket universets hemmeligheder, har de også fået kendskab til ejendommelige fænomener. Der findes neutronstjerner hvor stoffet er så koncentreret at en teskefuld af det vil veje lige så meget som 200 millioner elefanter. Der er små stjerner som kaldes pulsarer, hvoriblandt én udsender 600 blink i sekundet. Dertil kommer så de mystiske sorte huller som forskerne stadig grubler over. Selve de sorte huller er usynlige, men deres umættelige appetit på lys og stof afslører deres eksistens.

Der er naturligvis stadig mange gåder gemt i tid og rum. Men hvad har forskerne indtil i dag lært om universet? Kaster deres viden nyt lys over hvordan og hvorfor universet er opstået?

[Fodnote]

[Illustration på side 4]

Radioteleskopet ved Jodrell Bank i England blev bygget i 1957 og var det første fuldt styrbare instrument af sin art

[Kildeangivelse]

Med tilladelse fra Jodrell Bank Radio Telescope

Nogle af universets gåder

TIDLIGT om morgenen den 4. juli 1054 stod Yang Wei Te og betragtede himmelen. Som hofastronom for den kinesiske kejser iagttog han omhyggeligt stjernernes bevægelser. Pludselig blev hans opmærksomhed fanget af et klart lys i nærheden af stjernebilledet Orion.

En „gæstestjerne“ — som de gamle kinesere kaldte den slags sjældne fænomener — havde vist sig. Efter pligttro at have gjort sin kejser opmærksom på hændelsen, noterede Yang at denne „gæstestjerne“ tog sådan til i lysstyrke at den endog overstrålede Venus og i flere uger kunne ses om dagen.

Der skulle gå ni hundrede år før der kunne gives en fyldestgørende forklaring på dette opsigtsvækkende fænomen. Man mener i dag at den kinesiske astronom var vidne til en supernova, en kæmpestjernes endeligt i en voldsom eksplosion. Forklaringen på et så sjældent fænomen er blot én af de hemmeligheder astronomien arbejder på at afdække. Her følger en af de forklaringer som astronomerne omhyggeligt har stykket sammen.

Mens stjerner som Solen har et meget langt og stabilt liv, giver deres fødsel og død sig udslag i nogle af de mest bemærkelsesværdige fænomener på himmelen. Forskerne antager at en stjerne opstår i en interstellar tåge.

Interstellare tåger består af gasser og støvpartikler, og er noget af det smukkeste man kan se på nattehimmelen. Den tåge der er vist på forsiden af dette blad kaldes Trifidtågen (den trespaltede). Inden i denne tåge er nye stjerner blevet til. Det bevirker at tågen udsender et svagt rødt lys.

Det ser ud til at stjerner dannes i interstellare tåger ved at stoffet i nogle områder fortættes og trækker sig sammen under påvirkning af den almindelige massetiltrækning eller gravitation. De kæmpemæssige gaskugler stabiliserer sig når deres temperatur bliver så høj at der i midten begynder at foregå kernereaktioner som forhindrer yderligere sammentrækning af stoffet. På denne måde fødes en stjerne, ofte sammen med andre stjerner så der dannes en stjernehob.

Stjernehobe. På billedet ser vi en lille stjernehob der kaldes ’Smykkeskrinet’, som man mener er dannet for blot få millioner år siden. Navnet stammer fra en malende beskrivelse som astronomen John Herschel gav af stjernehoben i det 19. århundrede. Han beskrev den som „et skrin med et utal af farvede ædelsten“. Man ved at der alene i vor galakse findes over tusind af sådanne stjernehobe.

Stjernernes energi. En stjerne der er under udvikling vil stabilisere sig når atomkerneprocesserne antændes i dens indre. Det begynder med at brint bliver omdannet til helium ved en fusionsproces som ligner den der finder sted i en brintbombe der eksploderer. En typisk stjerne, med en masse svarende til Solens, kan ’brænde’ i milliarder af år uden at beholdningen af kernebrændsel slipper op.

Men hvad sker der når en stjerne efterhånden har opbrugt sin beholdning af brint? Da trækker det centrale område sig sammen, hvorved temperaturen stiger, mens de sidste rester af brint bliver omdannet. Samtidig udvider de ydre lag af stjernens atmosfære sig så voldsomt at stjernens radius forøges 50 gange eller mere. Derved bliver den til en rød kæmpe.

Røde kæmper. En rød kæmpestjerne har en relativt lav overfladetemperatur; derfor syner den rødlig i stedet for hvidlig eller gullig. Denne fase i en stjernes liv er forholdsvis kort og ender med en gigantisk eksplosion når det meste af heliumbeholdningen er brugt. Stjernen, der stadig ’forbrænder’ helium, afstøder de yderste lag, der danner en planetarisk tåge som den energirige stråling fra stjernen får til at lyse. Til sidst trækker stjernen sig voldsomt sammen og bliver til en lille, svagtlysende hvid dværg.

Hvis en stjerne har tilstrækkelig stor masse vil selve stjernen eksplodere. Det er det man kalder en supernova.

Supernovaer. En supernova er en eksplosion der gør ende på en stjerne som oprindelig havde en masse der var flere gange større end Solens. Enorme mængder støv og gasser bliver derved slynget ud i verdensrummet af voldsomme chokbølger med hastigheder på over 10.000 kilometer i sekundet. Lyset fra en supernova kan være kraftigere end lyset fra en milliard sole, og viser sig som en funklende diamant på himmelen. Den energi der frigøres ved en enkelt supernova svarer til den totale energimængde som Solen vil udsende i løbet af ni milliarder år.

Ni hundrede år efter at Yang observerede en supernova kan astronomerne stadig se de spredte rester efter eksplosionen, som kaldes Krabbetågen. Men der er mere end en tåge tilbage. I midten af Krabbetågen har astronomerne opdaget et fremmedartet objekt der er forholdsvis lille og roterer om sin egen akse 33 gange i sekundet. Man kalder det en pulsar.

Pulsarer og neutronstjerner. Man antager i dag at en pulsar er en hurtigt roterende samling stof med overordentlig stor tæthed, der stammer fra en supernovaeksplosion i en stjerne hvis masse ikke oversteg tre solmasser. Eftersom pulsarer måler under 30 kilometer i diameter ser man dem sjældent i optiske teleskoper. Derimod kan de registreres ved hjælp af radioteleskoper der opfanger de radiosignaler de udsender under deres hurtige rotation. En stråle af radiobølger følger stjernen i dens rotation på samme måde som lysstrålen fra et roterende lysfyr, der på afstand ser ud som om det blinker. Deraf kommer betegnelsen pulsar. Disse himmellegemer kaldes også neutronstjerner fordi de hovedsagelig består af tætpakkede neutroner. Det er forklaringen på deres enorme massetæthed — over en milliard tons pr. kubikcentimeter.

Men hvad vil der ske hvis en stjerne med meget stor masse bliver til en supernova? Ifølge astronomernes beregninger vil kernen fortsætte sin kollaps forbi neutronstadiet. Teoretisk set vil gravitationskraften, der trækker kernestoffet sammen, blive så stærk at der vil opstå et såkaldt ’sort hul’.

Sorte huller. Man mener at der er tale om gigantiske kosmiske hvirvelstrømme hvorfra intet kan undslippe. Den indadrettede gravitationskraft er så stærk at lys og stof der kommer for tæt på bliver suget ind i de sorte huller.

Man har aldrig observeret et sort hul direkte, eftersom dette i sagens natur er umuligt. Astrofysikerne håber imidlertid at kunne fastslå de sorte hullers eksistens ved at iagttage deres indvirkning på andre himmellegemer. Men måske vil det kræve ny teknologi at afsløre dette særlige fænomen.

Galaksernes hemmeligheder

En galakse består af milliarder af stjerner. I 1920 opdagede man at Solen ikke er midtpunktet i vor galakse sådan som man tidligere havde troet. Snart efter afslørede de kraftige teleskoper at der findes et utal af galakser, og man begyndte at fornemme universets enorme udstrækning.

Når vi betragter det svagt lysende bånd vi kalder Mælkevejen, er det egentlig vor egen galakse vi betragter fra siden. Hvis vi kunne se den fra en passende afstand, ville den se ud som en kæmpemæssig roterende spiral af stof. Set i profil minder den om to spejlæg der vender bagside mod bagside. Hvis man kunne rejse med lysets hastighed ville det tage 100.000 år at krydse vor egen galakse. Solen, der befinder sig i udkanten af galaksen, bruger over 200 millioner år til at gennemføre et enkelt omløb om galaksens midtpunkt.

Galakserne rummer, ligesom stjernerne, stadig mange gåder der optager videnskaben.

Kvasarer. I 1960’erne opfangede man kraftige radiosignaler der stammede fra objekter langt uden for den galaksehob vi befinder os i. Disse objekter blev kaldt for kvasarer — en forkortelse for „kvasistellare radiokilder“ — fordi de havde stor lighed med stjernerne. Astronomerne undrede sig imidlertid over den enorme energi som disse kvasarer udsendte. De mest lysstærke udsender en stråling der er omkring ti tusind gange kraftigere end den der kommer fra Mælkevejen, og de fjerneste blandt de kvasarer man har registreret er over ti milliarder lysår borte.

Efter to årtiers intens forskning er astronomerne nu kommet til den konklusion at disse fjerne kvasarer er meget aktive kerner i fjerntliggende galakser. Men hvad er det der frigør så store energimængder fra kernen af disse galakser? Nogle forskere mener at energien snarere frigøres ved gravitationelle processer end ved atomkernefusioner som i stjernerne. Den teori der er fremherskende i øjeblikket forbinder kvasarerne med kæmpemæssige sorte huller. Om dette er rigtigt eller ej står foreløbig hen i det uvisse.

Kvasarer og sorte huller er blot to af de gåder der endnu venter på at blive løst. Nogle af universets hemmeligheder vil vi måske aldrig komme til at kende eller forstå. Men vi kan lære meget af de opdagelser man har gjort indtil nu. Ja, vi kan lære noget der har langt større betydning end selve astronomien.

[Illustration på side 7]

Spiralgalaksen M83

[Kildeangivelse]

Foto: D. F. Malin, med tilladelse fra Anglo-Australian Telescope Board

[Illustrationer på side 8]

Smykkeskrinet

[Kildeangivelse]

Foto: D. F. Malin, med tilladelse fra Anglo-Australian Telescope Board

Åben stjernehob, Plejaderne i Tyren, M45

Oriontågen; indsat: Hestehovedtågen

[Kildeangivelse]

Foto: D. F. Malin, med tilladelse fra Anglo-American Telescope Board

Hvad vi kan lære af universet

„Jeg foregiver ikke at jeg forstår universet — det er så langt større end mig.“ — Thomas Carlyle, 1795-1881

I DAG, omkring hundrede år senere, ved vi endnu mere om hvor meget større universet egentlig er i forhold til os. Men selv om forskerne ved langt mere end tidligere, kan deres situation stadig, som en astronom har udtrykt det, sammenlignes med „botanikerne i det 18. århundrede, der hele tiden fandt nye blomster i junglen“.

Trods vor begrænsede viden kan der ikke desto mindre drages visse konklusioner. Og disse konklusioner har at gøre med de vigtigste af alle spørgsmål, nemlig hvordan universet fungerer og hvordan det er opstået.

Orden i stedet for kaos

Studiet af universets natur kaldes kosmologi. Dette udtryk, der stammer fra de to græske ord kosmos og logos, betegner ’læren om universets orden og harmoni’. Og det er meget dækkende, for orden er det første der springer astronomerne i øjnene uanset om de studerer himmellegemernes bevægelse eller det stof hvoraf universet er dannet.

Alt i universet bevæger sig, og bevægelserne er hverken uregelmæssige eller uforudsigelige. Planeter, stjerner og galakser bevæger sig igennem rummet i overensstemmelse med bestemte fysiske love der sætter forskerne i stand til at forudsige visse kosmiske fænomener med usvigelig sikkerhed. Og utroligt nok er både de små atomer og de enorme galakser styret af de samme fire grundlæggende naturkræfter.

Alt stof i universet er præget af orden. „Stoffet er . . . organiseret på alle planer, fra det mindste til det største,“ forklarer The Cambridge Atlas of Astronomy. Stoffet er langtfra spredt tilfældigt. Det bærer alt sammen præg af orden, hvad enten vi taler om den måde hvorpå elektronerne er bundet til protonerne og neutronerne i atomets kerne eller om de gravitationskræfter der holder en hel galakse sammen.

Hvorfor er universet præget af en sådan orden og harmoni? Hvorfor er det styret af så uforlignelige overordnede love? Eftersom disse love må have eksisteret før universet blev til — ellers kunne de ikke have styret det — er det logiske spørgsmål: Hvordan er lovene opstået?

Den kendte fysiker Isaac Newton har sagt: „Dette vidunderligt skønne system af sol, planeter og kometer kunne kun fungere i kraft af en intelligent og almægtig magts beslutninger og herredømme.“

Fysikeren Fred Hoyle har sagt: „Universets tilblivelse kræver en intelligens, ligesom løsningen af Rubiks terning.“ Den konklusion at der må findes en overnaturlig Lovgiver er helt i harmoni med vor forståelse af universets oprindelse.

Det afgørende spørgsmål: Hvordan er universet opstået?

Stephen Hawking, der er ekspert i teoretisk fysik, forklarer: „Det tidlige univers indeholder svaret på det afgørende spørgsmål om hvor alt det vi ser i dag er kommet fra — også livet.“ Hvordan tænker forskerne sig i dag det tidlige univers?

I 1960’erne blev forskerne opmærksomme på en svag baggrundsstråling der kom fra alle retninger i universet. Denne stråling var, mente man, et ekko fra den første eksplosion som astronomerne gav navnet „big bang“ (det store brag). Denne eksplosion var så voldsom, siger de, at ekkoet stadig kan spores milliarder af år senere.a

Men hvis universet blev til ved en pludselig eksplosion for mellem 15 og 20 milliarder år siden, sådan som de fleste astrofysikere tror, rejser det et vigtigt spørgsmål: Hvorfra stammer den oprindelige energi? Med andre ord, hvad var der før ’det store brag’?

Det er et spørgsmål som mange astronomer foretrækker at vige uden om. En af dem har indrømmet: „Forskningen har vist at verden blev til som et resultat af kræfter der tilsyneladende for bestandig vil unddrage sig videnskabelig beskrivelse. Dette er et dilemma for videnskaben fordi det strider mod videnskabens tro — troen på loven om årsag og virkning, at enhver virkning har en årsag. Vi ser nu at den største virkning af alle, universets tilblivelse, strider imod denne trosartikel.“

En professor ved Oxfords universitet skriver mere direkte: „Hvor man skal finde oprindelsen til universet, overlader jeg til læseren selv at afgøre. Men vort verdensbillede er ufuldstændigt uden Ham.“ Med hensyn til denne oprindelse siger Bibelen ligeud: „I begyndelsen skabte Gud himmelen og jorden.“ — 1 Mosebog 1:1.

Menneskets ubetydelighed

Den mest enkle lære vi kan udlede af universet er også den mest indlysende, en kendsgerning som stolte mænd i middelalderen bestred men som Bibelens skribenter ydmygt anerkendte for flere tusind år siden — nemlig menneskets ubetydelighed.

Nylige opdagelser bekræfter kong Davids realistiske lovprisning: „Når jeg ser din himmel, dine fingres værk, månen og stjernerne som du gjorde rede, hvad er da et dødeligt menneske at du husker ham, og en menneskesøn at du tager dig af ham?“ — Salme 8:3, 4.

Astronomien har afsløret hvor ufattelig stort og majestætisk universet egentlig er — med stjerner af kæmpemæssige dimensioner, ufattelige afstande og tidsforløb, kosmiske ovne med temperaturer på flere millioner grader og med energiudladninger der får menneskers atomvåben til at ligne fyrværkeri. Dette univers er meget rammende beskrevet i Jobs Bog, hvor der står: „Se, dette er kun omridset af hans veje, og hvad andet end en hvisken af noget høres om ham! Hvem forstår så hans vældige torden?“ (Job 26:14) Jo mere vi lærer om universet, jo mindre syner vor viden og jo mindre bliver vor plads deri. For den objektive iagttager er dette i høj grad tankevækkende.

Isaac Newton sagde: „Jeg [synes] kun at have været som en dreng, der leger ved stranden, hvor jeg har moret mig med at finde en sten, der er glattere, eller en muslingeskal, der er smukkere end de andre, mens det store sandhedens ocean lå uopdaget foran mig.“

Den ydmyghed som en sådan erkendelse bør vække i os vil hjælpe os til at anerkende at universet har en Skaber. En der har fastlagt lovene der styrer det, en der er langt større og visere end vi. Som Jobs Bog minder os om: „Hos Ham er der visdom og vælde; ham tilhører råd og forstand.“ (Job 12:13) Og denne erkendelse er den mest betydningsfulde af alt.

Jo flere af universets hemmeligheder der bliver afdækket, jo større gåder viser der sig. I en kommende artikel vil vi behandle nogle af de nyeste opdagelser der optager astronomerne og som rejser nye spørgsmål der giver næring til den ophedede debat.

[Fodnote]

[Illustration på side 10]

Apparatur til registrering af baggrundsstrålingen fra det formodede big bang

[Kildeangivelse]

Med tilladelse fra Royal Greenwich Observatory og Canary Islands Institute of Astrophysics