om proportioner i tid: Galaxer 2/4

En fråga som måste ställas i detta sammanhang är: ”Hur gammal är vår kunskap om galaxerna? ” Sett till fenomenet självt är kunskapen så ung att den inte ens kan kallas nyfödd. Det är bara drygt 100 år sedan våra tekniska resurser och samlade kunskap i nära samarbete kunde erbjuda tillräckligt bra syn och dito öppenhet för att vi skulle förstå att vårt universum innehöll flera galaxer – att vår galax ”bara” är en av många. Det ryms helt enkelt fasligt många hundraårsperioder på drygt 13 miljarder år och galaxer har siktats på över tretton tusen miljoner ljusårs avstånd.

Andromeda_Avvglaengder
Andromedagalaxen, fotograferad i olika våglängder. Alla bilder förmedlar sin del av information. Bild(er): Radio: WSRT/R. Braun; Infrared: NASA/Spitzer/K. Gordon; Visible: Robert Gendler; Ultraviolet: NASA/GALEX; X-ray: ESA/XMM/W. Pietsch

Bilden ovan till trots, är det betydelsefullt, om inte annat så för vår ödmjukhets skull, värt att se tillbaka på våra galaktiska upptäckter genom tiderna:

  • I medlet av 1700-talet lade Immanuel Kant fram en vag hypotes, baserad på Thomas Wright‘s arbete, om att Vintergatan skulle vara en roterande stor samling stjärnor, sammanhållna av gravitationen, och att de diffusa ljussvaga objekt som siktats redan i början av 1600-talet av Galileo gott kunde vara fristående, fjärran, galaxer lik Vintergatan.
  • Charless Messier‘s stora astronomiska intresse var kometer. De uppträder också som diffusa objekt på natthimlen. För att skilja kometer från annat diffust lysande gjorde Messier upp en katalog där han numrerade de objekt som inte rörde på sig relativt vårt solsystem – på så kort tid att det kan bestämas under en enda människas livstid. Det han avfärdade som för tillfället ointressant gav upphov till den förteckning över galaxer som används än i dag – Messierkatalogen. Därav M:et före numren på galaxerna.
  • I början av 1900-talet fastslog Henrietta Swan Leavitt den periodiska luminositets-perioden för en Cepheid, en stjärna som varierar i ljusstyrka enligt ett fast mönster. Sambandet mellan en cepheids period och dess absoluta magnitud gjorde att astronomerna fick ett nytt standardljus. Vet man hur mycket ljus en stjärna sänder ut, den absoluta magnituden, och jämför det med hur mycket ljus som når oss kan man beräkna avståndet till stjärnan.
  • Under åren 1022-1923, när Edwin Hubble gjorde observationer med Hooker-teleskopet på Mount Winson, kunde han slutgiltigt slå fast, med hjälp av cepheider i bl.a. Andromedagalaxen och Triangelgalaxen, att avstånden var så stora att de omöjligt kunde tillhöra vår galax.

Edwin Hubble hade gjort det genombrott som öppnade dörrarna till en värld av galaxer. Det var dags att ta nästa steg – att lära sig mer om dem. I det skedet utvecklade han det som kallas Hubbles serie, eller Hubbleserien, som sorterar in galaxerna i fyra huvudgrupper: Eliptiska galaxer, E0 – E7, där E7 är den mest tillplattade; Linsformade galaxer, S0 och SB0, vilka har en utbuktning på mitten; Spiralgalaxer, Sa – Sd; och Stavspiralgalaxer, SBa – SBd. De oregelbundna galaxerna ägnades ingen uppmärksamhet i detta system.

Detta bildspel kräver JavaScript.

Edwin Hubble själv antog att galaxerna utvecklades från vänster till höger i hans modell, serie eller ”stämgaffel” som den också kallas. En galax skulle då utvecklas från en eliptisk galax som efter att den tillplattats av sitt roterande skulle utvecklas till spiralgalaxer eller till stavspiralgalaxer. I dagens läge kan vi åtminstone säga att det inte finns något som skulle tyda på att det faktiskt skulle vara så. Det är inte möjligt att se den galax som befinner sig på elva miljarder ljusårs avstånd så, som den ser ut nu.

Hubble_Sekvensen_L
I bilden visas galaxer, enligt Hubbles serie, som om tunna skikt skurits ut ur tiden. I skiktet längst till vänster är galaxerna unga. Vad ska vi i så fall kalla galaxerna i ”dagens skikt”? Tiden har ju sin gång. Bild: NASA, ESA, M. Kornmesser

RedBlue_shiftEdwin Hubble gjorde stora upptäckter när det gäller de stora linjerna i vårt universums utveckling. Han påvisade också att universum utvidgas. Det kan vi se i det vi kallar rödförskjutning. Dopplereffekten, som gör att vi uppfattar ljudet olika beroende på om ljudkällan kommer mot oss eller åker ifrån oss, gör motsvarande med de elektro-magnetiska vågorna.  På samma sätt som tonhöjden hos ljudet från en bil på väg bort uppfattas lägre uppfattas ljuset från en ljuskälla som avlägsnar sig från oss rödare än det egentligen är.

 

Andromedagalaxen, däremot, har en negativ rödförskjutning vilket i praktiken är en blåförskjutning. Enligt gällande mätningar är rödförskjutningen på ljuset från vår granngalax -301 km/s. Enkelt uttryckt: M31, Andromedagalaxen, närmar sig oss med drygt 300 km varje sekund. Om sisådär fyra miljarder år kommer vi och Andromda-galaxen att kollidera. Ett mer beskrivande uttryck kunde vara att Vintergatan och Andromedagalaxen förenas i en kosmisk dans. Vi ser, även i ”The Hubble Ultra Deep Field”, att gravitationen påverkar galaxer när de kommer nära varandra. Mycket väl kan alla stora galaxer vara ”kanibalgalaxer” som ätit sig större genom att införliva mindre galaxer som kommit för nära eller förenat sig med galaxer i samma storlek.

654242main_p1220b3k
Någon gång framöver kunde natthimlen från Jorden, eller nån annan planet på motsvarande plats i Vintergatan, se ut på detta sätt. M31, Andromedagalaxen, är på väg att kollidera, eller förena sig, med vår galax. Onekligen vore det en mäktig syn. Bild: NASA; ESA; Z. Levay, R. van der Marel, STScI; T. Hallas; A. Mellinger

Även om det ser dramatiskt ut när galaxer kolliderar är avstånden mellan stjärnorna i galaxerna så stora, jämför badbollarna tidigare, att sannolikheten för att stjärnor skulle kollidera i första svängen är liten. Däremot rivs konstellationer sönder och nya bildas innan den nya galaxens stabiliserats.

Kunskapen om galaxerna är än mer dynamisk än galaxerna själva. Det innebär helt enkelt att det finns mycket som vi idag ännu inte kan veta om galaxer. Det beror inte bara på att vi inte har instrument för att undersöka dem, även om vi med spänning väntar på att James Webb Space Telescope ska komma iväg och börja leverera bilder. Att iaktta något som funnits i miljarder år, i tusentals miljoner år, under en tid på hundra år, och utgående därifrån tvärsäkert uttala sig om dess livscykel är … inte riktigt övertänkt.

Hur långt borta i tiden vore de första galaxerna om vår hundraåriga kunskap om dem var 10 cm lång?

 


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 kommentar

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 )

Ansluter till %s