3.3 Galakser og universets struktur

Stjernebyer i rommet

Naar du er langt fra byens lys paa en klar natt, kan du se et svakt lysende baand som strekker seg over himmelen. Det er Melkeveien -- vaar egen galakse sett fra innsiden. Men Melkeveien er bare en av anslagsvis 200 milliarder galakser i det observerbare universet!

En galakse er en enorm samling av stjerner, gass, stoev og moerk materie, holdt sammen av gravitasjon. Du kan tenke paa galakser som «oeyer» av materie i det enorme, nesten tomme rommet mellom dem. Vaar galakse, Melkeveien, inneholder ca. 200-400 milliarder stjerner og har en diameter paa ca. 100 000 lysaar. Solen ligger 26 000 lysaar fra sentrum, i en mindre arm kalt Orion-armen, og bruker ca. 230 millioner aar paa en omdreining.

Men foer vi utforsker galaksene, maa vi forstaa hvordan vi maaler de enorme avstandene i universet. Vanlige enheter som kilometer blir fullstendig upraktiske. Avstanden til naermeste stjerne er for eksempel 40 000 000 000 000 km. Det er ikke akkurat lett aa jobbe med.

Lysaar -- universets meterstokk

Et lysaar er avstanden lys reiser paa ett aar. Merk: det er en avstandsenhet, ikke en tidsenhet! Lyset beveger seg med ca. 300 000 km/s -- det raskeste i universet. Paa ett aar rekker det aa tilbakelegge ca. 9,5 billioner kilometer (9,46 x 10¹² km).

For aa sette dette i perspektiv: lyset fra solen bruker ca. 8,3 minutter paa aa naa jorda (avstanden er 150 millioner km). Maanens lys er bare 1,3 sekunder gammelt naar det treffer oeyene dine. Men lyset fra Proxima Centauri, den naermeste stjernen utenfor solsystemet, er 4,2 aar gammelt. Og lyset fra Andromeda-galaksen har reist i 2,5 millioner aar foer det naar oss.

Dette betyr noe fascinerende: naar du ser paa Andromeda med et teleskop, ser du den slik den saa ut da menneskets forfedre nettopp hadde begynt aa gaa oppreist. Jo lenger bort vi ser i rommet, jo lenger tilbake i tid ser vi. Teleskoper er faktisk tidsmaskiner.

Selv med vaare raskeste romsonder (ca. 60 000 km/t) ville en reise til Proxima Centauri ta over 70 000 aar. De kosmiske avstandene er nesten ufattelig store.

Galaksenes mange former

Galakser kommer i flere hovedtyper, og de ser forbausende forskjellige ut.

Spiralgalakser er de vakreste og utgjor ca. 70 % av alle galakser. De har flate skiver med elegante spiralarmer som vinder seg utover fra sentrum. I armene finner vi mye gass og stoev, og det er her nye stjerner dannes -- de unge, blaaa stjernene lyser opp armene. I sentrum er det en bule (bulge) med eldre stjerner. Melkeveien er en stavspiralgalakse -- en spiralgalakse med en sentral «stav» av stjerner. Sett ovenfra ville du se fire hovedarmer, og solen befinner seg i den mindre Orion-armen, 26 000 lysaar fra sentrum. Sett fra siden er skiven bare ca. 1000 lysaar tykk, med en sentral bule paa ca. 10 000 lysaar i diameter. Andromeda (M31), 2,5 millioner lysaar unna, er en annen beroemd spiralgalakse.

Elliptiske galakser utgjor ca. 20 %. De er kuleformede til avlange, med hovedsakelig gamle, roede stjerner. De inneholder lite gass og stoev, saa det skjer lite stjernedannelse. De varierer enormt i stoerrelse -- fra smaa dvergelliptiske til gigantiske galakser stoerre enn noen spiralgalakse. De er trolig dannet fra galaksekollisjoner.

Irregulaere galakser utgjor ca. 10 % og har ingen bestemt form. De er ofte forstyrret av gravitasjonen fra naerliggende galakser. De magellanske skyene, synlige fra den soerlige halvkulen, er et godt eksempel.

Det finnes ogsaa linseformede galakser (S0), som er en mellomform med skive men uten tydelige spiralarmer.

Universets kosmiske vev

Galaksene er ikke tilfeldig stroeedd utover rommet. De organiserer seg i stadig stoerre strukturer, som russiske babushka-dukker.

Foerst har vi galaksegrupper -- smaa samlinger av 3 til 50 galakser holdt sammen av gravitasjon. Melkeveien tilhoerer Den lokale gruppen, som ogsaa inneholder Andromeda-galaksen og ca. 80 mindre galakser. Gruppen strekker seg over 5-10 millioner lysaar.

Saa har vi galaksehoper -- hundrevis til tusenvis av galakser samlet. Virgohopen, ca. 65 millioner lysaar unna, inneholder ca. 1500 galakser og strekker seg over 10-30 millioner lysaar.

Over dette igjen finner vi superhoper -- samlinger av galaksehoper. Vaar superhop heter Laniakea og inneholder ca. 100 000 galakser spredt over 500 millioner lysaar.

Men den aller stoerste strukturen er det kosmiske vevet. Superhopene danner lange filamenter -- traader av galakser som strekker seg hundrevis av millioner lysaar gjennom rommet. Der filamentene moetes, finner vi de stoerste konsentrasjonene av galakser. Mellom filamentene er det enorme tomrom (voids), nesten tomme regioner med typisk diameter paa 100-300 millioner lysaar. Hele universet ligner et tredimensjonalt edderkoppnett eller en svamp.

Denne strukturen stammer fra smaa tetthetsvariasjoner i det tidlige universet. Omraader med litt mer materie tiltrakk mer materie over tid gjennom gravitasjon og ble til filamenter, mens omraader med mindre materie ble til tomrom. Store kartleggingsprosjekter som Sloan Digital Sky Survey har bekreftet dette bildet ved aa maale posisjoner og avstander til millioner av galakser.

Oppsummering

I dette kapittelet har du laert om galakser og universets struktur:

- Et lysaar er avstanden lys reiser paa ett aar -- ca. 9,5 billioner kilometer. Naar vi ser langt ut i rommet, ser vi ogsaa langt tilbake i tid.

- Melkeveien er vaar galakse med 200-400 milliarder stjerner, en diameter paa 100 000 lysaar, og solen 26 000 lysaar fra sentrum.

- Galakser finnes i tre hovedtyper: spiralgalakser (70 %, med spiralarmer og aktiv stjernedannelse), elliptiske galakser (20 %, kuleformede med gamle stjerner), og irregulaere galakser (10 %, uten bestemt form).

- Universet har en hierarkisk struktur: stjerner → galakser → galaksegrupper (3-50 stk) → galaksehoper (hundrevis-tusenvis) → superhoper → det kosmiske vevet.

- Det kosmiske vevet er nettverksstrukturen av filamenter og tomrom som galaksene er fordelt i, dannet fra tetthetsvariasjoner i det tidlige universet.

- Det observerbare universet inneholder anslagsvis 200 milliarder galakser, og Andromeda er vaar naermeste store nabogalakse, 2,5 millioner lysaar unna.