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