Universet — noen avdekkede hemmeligheter
TIDLIG om morgenen den 4. juli i året 1054 stirret Yang Wei Te opp på himmelen. Som hoffastronom hos den kinesiske keiseren studerte han samvittighetsfullt stjernenes bevegelser da et klart lys nær stjernebildet Orion plutselig tiltrakk seg hans oppmerksomhet.
En «gjestestjerne», som de gamle kinesere kalte dette fenomenet, hadde kommet til syne. Etter at Yang pliktoppfyllende hadde avlagt rapport for keiseren, la han merke til at «gjestestjernen» var blitt så klar at den til og med lyste sterkere enn Venus. I flere uker kunne den ses i fullt dagslys.
Det skulle gå 900 år før det kunne gis en fornuftig forklaring på denne observasjonen. Nå tror man at den kinesiske astronomen var vitne til en supernova, en massiv stjernes katastrofale «dødskamp». Årsakene til slike fenomener er bare noen av de hemmeligheter astronomien prøver å avdekke. Den redegjørelsen som nå følger, er bygd på det astronomer har kommet fram til etter et møysommelig arbeid.
Selv om stjerner som vår egen sol kan ha et umåtelig langt og stabilt liv, inntreffer det fødsel og død også blant dem, og det gir opphav til imponerende syn på himmelen. Vitenskapsmennene tror at en stjernes liv begynner inni noe som kalles en tåke.
Tåke er den betegnelsen som blir brukt om en sky av gass og støv i rommet. Disse tåkene er blant de vakreste objektene på nattehimmelen. Den som det er bilde av på forsiden av bladet, kalles Trifidtåken (som betyr «tåken med tre kløfter»). Inni denne tåken er nye stjerner blitt født, noe som gir den et rødlig skjær.
Det ser ut til at stjerner dannes inni en tåke når den spredte materien på grunn av gravitasjonskraften samles i gasskyer som stadig trekker seg sammen. Disse enorme gasskulene stabiliserer seg når temperaturen blir så høy at kjernereaksjoner starter midt inni dem og stopper sammentrekningen. Dermed blir en stjerne født, ofte sammen med andre, slik at de til sammen danner en stjernehop.
Stjernehoper. På bildet på side 8 ser vi en liten hop som kalles Smykkeskrinet, som skal ha blitt dannet for bare noen få millioner år siden. Den fikk dette navnet fra den malende beskrivelsen som ble gitt av John Herschel, en astronom i det forrige århundre, som kalte den «et smykkeskrin med edelstener i forskjellige farger». Det finnes visstnok over 1000 slike hoper bare i vår galakse.
Stjernenes energi. En stjerne som er i ferd med å dannes, stabiliserer seg idet en «kjernereaktor» tennes i dens indre. Den begynner å omdanne hydrogen til helium ved fusjon, noe lignende det som skjer i en hydrogenbombe. Massen til en vanlig stjerne, slik som solen, er så stor at den kan bruke av kjernebrennstoffet sitt i milliarder av år uten å gå tom.
Men hva skjer når en slik stjerne til slutt slipper opp for hydrogen? Etter hvert som stjernen bruker opp hydrogenet i de sentrale delene, trekker kjernen seg sammen, og temperaturen stiger. Da utvider de ytre lagene seg voldsomt, slik at stjernens radius kan bli over 50 ganger større, og vi får en rød kjempe.
Røde kjemper. En rød kjempe er en stjerne med relativt lav overflatetemperatur og ser derfor rød ut, istedenfor hvit eller gul. Denne fasen i en stjernes liv er forholdsvis kort, og når også mesteparten av heliumet tar slutt, ender den i et kosmisk fyrverkeri. Mens stjernen ennå forbrenner helium, støter den fra seg de ytre lagene, som så danner en planetarisk tåke. Denne tåken gløder på grunn av energien den har fått fra sin moderstjerne. Til slutt trekker stjernen seg dramatisk sammen og blir en hvit dverg som bare skinner svakt.
Hvis den opprinnelige stjernen har stor nok masse, ender det imidlertid med at hele stjernen eksploderer. Det er en supernova.
Supernovaer. En supernova er en eksplosjon som betyr slutten for en stjerne som opprinnelig har hatt større masse enn solen. Enorme mengder støv og gass blir slynget ut i rommet av voldsomme sjokkbølger med hastigheter på over 10 000 kilometer i sekundet. Lyset fra eksplosjonen er så intenst at det lyser sterkere enn en milliard soler, og det kan være godt synlig på himmelen. Den energien som frigis i én enkelt supernovaeksplosjon, tilsvarer den totale energien som solen utstråler på ni milliarder år.
Ni hundre år etter at Yang observerte sin supernova, kan astronomene fremdeles se spredte rester av denne eksplosjonen, nemlig det som kalles Krabbetåken. Men det var ikke bare denne tåken som ble igjen. Midt inni den oppdaget de noe annet — et lite himmellegeme som roterer 33 ganger i sekundet, og som kalles en pulsar.
Pulsarer og nøytronstjerner. En pulsar sies å være en rest etter en supernovaeksplosjon hvor den opprinnelige stjernen har hatt mindre enn tre ganger solens masse. Denne resten er en spinnende kjerne med svært stor massetetthet. Fordi pulsarene har diametere på mindre enn tre mil, blir de sjelden oppdaget i vanlige teleskoper. Men de kan «ses» ved hjelp av radioteleskoper, som fanger opp radiosignalene som oppstår på grunn av den hurtige rotasjonen. En strålebunt av radiobølger roterer med stjernen, omtrent som strålebunten fra et fyrtårn. En observatør oppfatter dette som en puls, derav navnet «pulsar». Pulsarer kalles også nøytronstjerner, for de består hovedsakelig av tettpakkede nøytroner. Dette forklarer deres utrolige massetetthet — over 100 millioner tonn pr. kubikkcentimeter.
Men hva skjer hvis en svært massiv stjerne ender som en supernova? Ifølge astronomenes beregninger ville kjernen fortsette å kollapse forbi nøytronstjerne-stadiet. Teoretisk sett ville gravitasjonskraften som forårsaker dette, være så sterk at resultatet ville bli et såkalt svart hull.
Svarte hull. De omtales som gigantiske kosmiske virvelstrømmer som ingenting kan slippe ut fra. Gravitasjonen trekker så sterkt innover at både lys og materie som kommer for nær, ubønnhørlig blir sugd inn i dem.
Ingen svarte hull er blitt observert direkte — det er pr. definisjon umulig — selv om fysikerne håper på å bevise deres eksistens ut fra virkningen de har på det som er omkring dem. Nye observasjonsteknikker kan bli nødvendige for å avdekke denne spesielle hemmeligheten.
Galaksenes hemmeligheter
En galakse er et stjernesystem som består av milliarder av stjerner. I 1920 ble det oppdaget at solen ikke er sentrum i vår galakse, noe en tidligere hadde antatt. Ikke lenge etter åpenbarte kraftige teleskoper en vrimmel av andre galakser, og menneskene begynte å forstå hvor uendelig universet er.
Det svakt lysende båndet som vi kaller Melkeveien, er i virkeligheten vår egen galakse sett langsmed dens skiveplan. Hvis vi hadde kunnet betrakte den på avstand, ville den ha lignet en gigantisk roterende spiral. Den er blitt sammenlignet med to speilegg som er vendt mot hverandre, men selvfølgelig i mye større målestokk. Hvis vi reiste med lysets hastighet, ville det ta 100 000 år å krysse melkeveisystemet. Solen befinner seg i utkanten av galaksen og bruker 200 millioner år på hvert omløp rundt galaksesentret.
I likhet med stjernene skjuler galaksene mange hemmeligheter som fascinerer vitenskapen.
Kvasarer. I 1960-årene ble det fanget opp sterke radiosignaler fra objekter langt, langt unna vår lokale galaksegruppe. De ble kalt kvasarer — en forkortelse for «kvasistellare radiokilder» — fordi de lignet på stjernene. Men astronomene ble forvirret over de enorme energimengdene som kvasarene sender ut. Den mest lyssterke av dem lyser omkring 10 000 ganger sterkere enn melkeveisystemet, og av dem som er oppdaget, er de mest fjerntliggende over ti milliarder lysår borte.
Etter to tiår med intense studier har astronomene kommet til den konklusjon at disse fjerne kvasarene er svært aktive kjerner i galakser langt borte. Men hva er det som foregår i kjernene til disse galaksene som skaper slike kolossale energimengder? Noen vitenskapsmenn tror at energien blir frigjort ved gravitasjonsprosesser istedenfor ved kjernereaksjoner som i stjernene. En utbredt teori setter kvasarene i forbindelse med gigantiske svarte hull. Hvorvidt dette stemmer eller ikke, er foreløpig usikkert.
Kvasarer og svarte hull er bare to av gåtene som det ennå gjenstår å løse. Og noen av universets hemmeligheter vil vi kanskje aldri få innsikt i. De som er blitt avdekket, kan likevel lære oss dype sannheter, sannheter som fører oss langt forbi astronomiens enemerker.
[Bilde på side 7]
Spiralgalaksen M83
[Rettigheter]
Foto: D. F. Malin, gjengitt med tillatelse av Anglo-Australian Telescope Board
[Bilder på side 8]
Smykkeskrinet
Åpen stjernehop, Pleiadene (Syvstjernen) i Tyren, M45
[Rettigheter]
Foto: D. F. Malin, gjengitt med tillatelse av Anglo-Australian Telescope Board
[Bilder på side 8]
Oriontåken, med Hestehodetåken innfelt
[Rettigheter]
Foto: D. F. Malin, gjengitt med tillatelse av Anglo-Australian Telescope Board