om proportioner: Galaxer 1/4

En mörk natt, när månen är i nedan och man stått ute och tittat på mörkret en halv  timme för att låta ögonen anpassa sig, kan man se … många stjärnor. Det är omöjligt att säga hur många. Dels beror det på betraktarens ögon och dels beror det på hur mörkt mörkret är.

l_Vintergatan1
Vintergatan, fotograferad inifrån, från 63°40’09.0″N 22°32’44.0″E 24.9.2017.

Försöker man se objektivt på det och beräkna hur stor mängd ljus som ska träffa näthinnan för att hjärnan ska få några signaler anges ibland en summa på 10 000 stjärnor som en övre gräns på antalet stjärnor vilka är synliga med blotta ögat – från jorden – i alla riktningar. Minst hälften av dessa stjärnor befinner sig, ur betraktarens synvinkel, under horisonten. Låt oss för enkelhetens skull säga att vi, om förhållandena är goda, kan se några tusen stjärnor med blotta ögat .

Alla de stjärnor vi ser med blotta ögat finns nära oss – i vår egen galax, Vintergatan, och för varje stjärna du ser finns hundra miljoner som du inte ser. Allt detta i vår galax.

Hur kan man då säga att man kan se Andromedagalaxen, M31, med blotta ögat?

Vi kan, ifall vi är lyckliga nog att befinna oss långt från de ljuskällor vi normalt omger oss med för att skingra mörkret i vår vardag, uppfatta det sammanlagda ljusflödet från Andromedagalaxens kärna som en liten diffus fläck på himlen. Från det är det hur som helst långt till att kunna se enskilda stjärnor.

Pupillen, som reglerar ljusflödet in till ögats tappar och stavar, är liten. Därtill levererar ögats ljuskänsliga celler data till hjärnan mer eller mindre kontinuerligt. Slutaren på en kamera, däremot, kan stå öppen så att det svaga ljuset får tid på sig att bygga upp den mest blyga information. Det är därför vi kan se bilder som vi aldrig någonsin skulle kunna se med blotta ögat. En kikare eller ett teleskop låter ljuset flöda genom en öppning i vars jämförelse pupillen framstår som löjligt liten. Kombinerar vi sedan kamera och teleskop innehåller bilderna fascinerande mycket, vacker, information.

Moon_over_Andromeda
Andromedagalaxen, M31, med satellitegalaxerna M32 och M110, skulle vara imponerande på natthimlen ifall vi skulle kunna se den med blotta ögat. Här är månen skalenligt inklippt för jämförelsens skull. Bildoriginal: Adam Evans och Luc Viatour, montage: Rothwild Wikimedia Commons, och Jan (i efterskott)

Bilder, likt den av Andromedagalaxen ovan, kräver ett gediget arbete. I den exponering som krävs för att galaxens ytterkanter skulle synas bra skulle de tätare inre delarna av galaxen bara vara en stor ljus fläck. Problemet är detsamma som man råkar ut för när man vill ta en bild inne i en katedral med vackra fönstermålningar. Fönstren blir lätt bara ljusa fläckar på bilden. Ställer man in exponeringen för att få fram de vackra färgerna i fönstermålningarna blir katedralens inanmäte i övrig mörkt. Det betyder ju ändå ingalunda att katedral och fönstermålningar inte skulle existera samtidigt.

Andromeda_Vintergatan
I den här bilden syns Andromedagalaxen till vänster och något som kunde vara vår galax, Vintergatan, till höger. De visas här så skalenligt som för tillfället är  möjligt.

Vintergatan har en diameter mellan 100000 och 180000 ljusår och är är värd för 250 miljarder stjärnor ± 150 miljarder. (Det är svårt att räkna träden i den skog du befinner dig i). Andromedagalaxen har en diameter på 220000 jusår och är värd för tusen miljarder stjärnor. Avståndet mellan de två galaxerna är 2,5 miljoner ljusår.

Två fingeravtryck på var sin sida av en A4:a kunde mycket väl illustrera de två största galaxerna i den lokala galaxhopen, Andromeda och Vintergatan, till både storlek avstånd från varandra. Galaxerna i sin tur är, trots ett imponerande antal stjärnor, rätt tomma.

SkalmodellAnta att vi kunde skapa en skalmodell av Andromedagalaxen så att den precis skulle rymmas innanför Mars’ omloppsbana i vårt solsystem. I den skalan skulle en stjärna i Solens storlek vara stor som en klassisk jordglob (r≈16 cm). Skulle stjärnorna i galaxen vara jämt fördelade skulle varje stjärna kunna muta in ett eget område motsvarande halva Finland.

Området i cirkeln intill, skulle alltså i den skalan vi valt, innehålla ett tjugotal stjärnor – stora som små badbollar.

Hur skulle man kunna beskriva eventuella planeter kring någon av ”badbollarna” i Norska havet?

Alla teleskop vi har på Jorden begränsas av atmosfärens inverkan. Hubble-teleskopet däremot kan, likt de sex personer som för tillfället utgör besättningen på ISS, se fritt ut i världsrymden. Ett område som uppfattats som helt mörkt kan med hjälp av teleskop och kamera uppvisa en imponerande samling galaxer. Det är det de ljusa fläckarna i bilden nedan är; Galaxer.

The_Hubble_ultra-deep_field
Mellan 24:e september 2003 och 16:e januari 2004 lät man teleskopet fokusera i en riktning som från dess omloppsbana såg synnerligen mörk ut. Totalt över 800 exponeringar på sammanlagt över 11 dygn gjorde att även de mest ljussvaga objekt tillförde sensorerna så pass mycket ljus att man därifrån kunde skapa en imponerande bild av avlägsna galaxer. Bild: NASA/ ESA/ STScI (S. Beckwith)/ HUDF Team

Kan man säga att galaxerna ligger tätt i rymden men att stjärnorna ligger glest i galaxerna? Frågan är rätt relevant när det kommer till Vintergatans framtid.

 


JanJan är lärare i matematik, fysik och vetenskapliga tillvalsämnen på Sursik skola i Pedersöre, Finland, samt resursperson på skolresurs.fi. Att ta in världsrymden i klassrummet ger ofta, åtminstone, ett delsvar på frågan ”Varför?”, en fråga som hörs rätt ofta i samband med matematikundervisningen. Att dryfta stora frågor ger nyfikenheten näring, vilket i sin tur är en av nyckelingredienserna till framgång. 

1 Comment

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut /  Ändra )

Google+-foto

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut /  Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut /  Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut /  Ändra )

w

Ansluter till %s