Astronomi på 1-2-3

Astronomi – introduksjon

Vet du ikke at Sola er en stjerne, at Jupiter er en gassplanet uten fast overflate, eller at stjerneskudd på nattehimmelen skyldes små støvkorn fra verdensrommet?

Fortvil ikke! Denne enkle, illustrerte introduksjonen i astronomi tilbyr kortfattede fakta som garantert vil gi deg svar på ting du har lurt på, og som kanskje attpåtil kan inspirere til videre lesning om vårt spennende univers.

Hovedpunkter

  • Stjernehimmelen
  • Jorda
  • Månen
  • Sola
  • Solsystemet
  • Stjerner
  • Galakser
  • Universet som helhet
  • Utforskning av verdensrommet
Albert Einstein

Albert Einstein: «Det mest uforståelige med universet er at det er forståelig.»

Introduksjon

Faget astronomi er det eldste av naturvitenskapene og grodde fram i antikken. Røttene går likevel tilbake til tusenårgamle sivilisasjoner og deres religiøse, mytologiske og astrologiske tradisjoner. Observasjoner av Sola, Månen, de mest lyssterke planetene og ulike stjernemønstre var viktige blant annet for fastsettelsen av religiøse merkedager og tidspunkter for når de ulike kornsorter skulle sås og høstes inn.

I dag omfatter astronomi/astrofysikk studiet av alle typer himmelobjekter og universet som helhet, fra de minste subatomiske byggesteiner til de største galaksehoper, fra universets begynnelse til dets skjebne i den uhorvelig fjerne framtid.

PS: Astrologi, eller stjernetyding, handler om å spå framtidige hendelser og menneskets skjebne ut fra himmellegemenes posisjoner. Astrologi har således ikke noe med moderne astronomi og vitenskap å gjøre.

Din guide til universet!

Jeg henviser til den astronomiske håndboka Himmelkalenderen for mer detaljert og utfyllende stoff om de ulike temaene, samt nyttige tips om hva som er å se på himmelen over Norge gjennom året.

Stjernehimmel over GTC på La Palma

Stjernehimmel over GTC-teleskopet på kanariøya La Palma. Foto: D. Lópes/IAC

Stjernehimmelen

Alle de lysende prikkene du ser på den nordlige nattehimmel, foruten noen få planeter og Andromedagalaksen, er stjerner i vår egen Melkeveigalakse. Vi skal ta en nærmere titt på stjernene, planetene, Melkeveien og galaksene om litt.

Stjernebildene har ingen vitenskapelig betydning. Opp gjennom historien har forskjellige kulturer knyttet ulike historier og skikkelser til stjernemønstrene. Stjernene ligger i vidt forskjellige avstander fra oss, og fra et annet sted i galaksen vår ser stjernehimmelen helt annerledes ut.

Stjernene er så langt unna at de framstår som ørsmå lysprikker i selv de største teleskoper. De ser ut til å blinke fordi lyset blir forstyrret av den urolige jordatmosfæren. Planetene, som har en viss utstrekning på himmelen, lyser derimot jevnere, så vi kan enkelt se forskjell på en stjerne og en planet uten kikkert. Planetene beveger seg dessuten mot stjernebakgrunnen gjennom året. Ordet «planet» kommer faktisk fra det greske ordet for vandrestjerne.

Himmelglobus

Ved å tenke oss at stjernene, som egentlig ligger i helt forskjellige avstander fra Jorda, sitter fast på en globus, kan vi lage enkle stjernekart og koordinatsystemer. Figur: wikipedia.org

Stjernene beveger seg rundt i galaksen, men fordi avstandene er så store, endrer stjernebildene seg for sakte til at vi merker det i vår levetid. Sånn sett kan vi innbille oss at alle stjernene sitter fast på en slags himmelglobus vi betrakter innenfra.

Stjernene beveger seg over nattehimmelen fordi Jorda roterer. Jordaksens forlengelse markerer himmelens nord- og sørpol. På den nordlige halvkule ser vi stjernene rotere rundt himmelpolen, fra øst mot vest, én omgang på et døgn. Polaris, også kalt Nordstjernen, i stjernebildet Lille bjørn ligger nær den nordlige himmelpolen.

Stjernespor og meteor

Stjernespor og en lyssterk meteor over Teide-observatoriet på Tenerife. Langtidseksponering av D. López/IAC.

Rett som det er kan vi se kortvarige lysende striper på stjernehimmelen. Det er stjerneskudd, eller meteorer på fagspråket. Fenomenet skyldes at en støv- eller steinpartikkel (meteoroide) fra rommet kommer inn i jordatmosfæren, brenner opp og danner et lysspor. De fleste meteorer stammer fra støvpartikler ikke større enn et sandkorn! Hvis partikkelen er såpass stor at den ikke brenner helt opp, faller den ned på bakken som en meteoritt. Faktisk blir mange titalls tonn kosmisk materiale tilført Jorda hver eneste dag.

På bestemte tider av året kan vi oppleve meteorer i store antall, av og til mange titalls per time. Slike meteorsvermer oppstår når Jorda på sin vei gjennom rommet passerer en kometbane og dermed også det støvet kometen har kvittet seg med. Når Jorda kolliderer med støvet, virker det for oss som om meteorene stråler ut fra et bestemt punkt på himmelen. Meteorsvermen kalles opp etter det stjernebildet (latinsk navn) dette punktet ligger i. De best kjente svermene på den nordlige himmelhalvkule er Kvadrantidene i januar, Perseidene i august, Leonidene i november og Geminidene i desember.

Videoer:

Jorda

Jorda

Jorda er nesten rund som en ball. Gravitasjonskraften holder oss nede på bakken, uansett om vi bor i Norge eller på den andre siden av kloden.

Jorda roterer, én runde på ca. 24 timer, derfor har vi dag og natt. Jordrotasjonen gjør at Sola beveger seg over himmelen om dagen og stjernene om natten.

Atmosfæren består for det meste av oksygen (21 %) og nitrogen (78 %). Den sprer sollyset og gjør himmelen blå. Den gjør også at stjernene blinker om natta, siden lyset må gå gjennom mange turbulente luftlag med forskjellig temperatur. Atmosfæren gjør bilder av himmelobjektene mer uskarpe og er derfor astronomenes største fiende sammen med den lyssterke Månen og menneskeskapt lysforurensing.

Dette tynne gasskallet beskytter livet på Jorda ved å absorbere høyenergetisk stråling fra Sola og verdensrommet og ved å holde på solvarmen via drivhuseffekten.

Jorda går i bane rundt Sola og bruker litt over 365 dager på et omløp. Årstidene skyldes at jordaksen står på skrå (23,4°) i forhold til baneplanet, ikke at avstanden til Sola endrer seg.

Aksehelningen gjør at solhøyden varierer, slik at dagene har ulik lengde gjennom året. På den nordlige halvkule er Sola høyere på himmelen og dagene dermed lengre og varmere i månedene mai–august sammenlignet med perioden oktober–februar. På den sørlige halvkule er det motsatt.

Årstider

Jordas overflate har nesten ingen synlige kratre, i motsetning til Månen, Merkur og mange andre steinlegemer i solsystemet. Hovedgrunnen er at Jorda har vært – og er – geologisk aktiv: Jordskjelv, vulkanisme, kontinentaldrift, vann og vind har visket ut de gamle nedslagskratrene fra kometer og asteroider. Dessuten har Jorda en ganske tett atmosfære, som gjør at mindre legemer bremses og bryter/brenner opp før de treffer bakken.

Temperaturen og værforholdene på Jorda endrer seg mye over lange tidsrom. Kloden vår hjemsøkes for eksempel jevnlig av istider, avløst av forholdsvis kortvarige mellomistider, slik tilfellet er nå.

Videoer:

Måneoppgang

Måneoppgang. Foto: A. Ayiomamitis

Månen

Månen går i bane rundt Jorda. Vi ser alltid samme halvdel av Månen ettersom den bruker like lang tid på å rotere rundt sin egen akse som på et baneomløp, nemlig 27,3 døgn. Ingen hadde sett Månens bakside før den russiske Luna 3-sonden fotograferte den i 1959.

Månen reflekterer lyset fra Sola. Når den i sitt omløp rundt Jorda står motsatt av Sola på himmelen, er hele forsiden opplyst og vi har fullmåne. I andre stadier av omløpet ser vi en mindre del av den belyste halvsiden – vi ser faser. Månefasene skyldes altså ikke at Jorda kaster skygge på Månen.

Overflaten er overstrødd med små og store kratre. De store, mørke områdene kalles «havbasseng» eller bare «hav», og er egentlig gigantiske nedslagskratre som senere er blitt dekket av lava. Månens bakside har få sletteområder og består hovedsakelig av kraterdekt høyland.

Tidevannet på Jorda skyldes gravitasjonskraften fra Månen og i mindre grad fra Sola.

Månen ser større ut når den står lavt på himmelen, gjerne med bygninger eller fjell i forgrunnen. Dette er et rent synsbedrag.

Den første månelandingen med mennesker om bord skjedde 20. juli 1969, den siste i desember 1972. Tyngdekraften på Månen er seks ganger mindre enn på Jorda, derfor ser astronautene ut til å hoppe rundt i sakte kino på overflaten.

Formørkelser

Formørkelser inntreffer når Sola, Jorda og Månen ligger på linje. Ved en solformørkelse dekker Månen for Sola sett fra et lite område på Jorda. Under en måneformørkelse, som for øvrig alltid inntreffer ved fullmåne, kommer Månen inn i jordskyggen.

Formørkelser

Solformørkelse (venstre) og måneformørkelse (høyre). Figur © Jan-Erik Ovaldsen

En total solformørkelse sees kun innenfor et lite område på Jorda der helskyggen treffer (venstre figur). Området der halvskyggen treffer, opplever en partiell (delvis) solformørkelse.

Når Månen befinner seg inne i Jordas helskygge, får vi en total måneformørkelse (høyre figur). I tilfellene der helskyggen bare dekker en del av Månen, er formørkelsen partiell (delvis). Hvis Månen passerer gjennom Jordas halvskygge, får vi en såkalt penumbral måneformørkelse.

Videoer:

Utbrudd på Sola

Voldsomt utbrudd på Sola. Jorda er limt inn for å gi et inntrykk av dimensjonene. Foto: NASA

Sola

Sola er en stjerne, akkurat som de tusenvis andre vi ser som små lysprikker på nattehimmelen. Vår stjerne har åtte planeter og millioner av andre små og store himmellegemer i bane rundt seg.

Lyset bruker drøyt åtte minutter på den 150 millioner km lange reisen fra Sola til Jorda. Til sammenligning trenger lyset bare litt over et sekund på turen fra Månen til Jorda.

Solas diameter er 109 ganger større enn Jordas, mens massen er over 330 000 ganger større.

Sola består av gass, nesten utelukkende hydrogen og helium. Den produserer energi ved hjelp av fusjon i sentrum. Der er det høyt nok trykk og høy nok temperatur (ca. 15 millioner grader) til at hydrogenkjerner fusjonerer eller «smelter sammen» til heliumkjerner. I denne prosessen frigjøres samtidig enormt med energi, deriblant varme og synlig lys.

SolflekkerUlike former for solstormer slynger ladde partikler – protoner og elektroner – ut i rommet. Partiklene kommer fram til Jorda etter et par–tre dager og gir opphav til nordlys (sørlys på den sørlige halvkule) idet de kolliderer med molekylene i jordatmosfæren.

Temperaturen på soloverflaten er omtrent 5500 grader. De mørke solflekkene er områder som er litt «kaldere» enn resten av overflaten fordi sterke magnetfelt hindrer den varme gassen innenfra å boble opp. Hyppigheten av solflekkene og den generelle aktiviteten på soloverflaten følger for øvrig en 11-årssyklus.

Alderen til Sola er beregnet til knappe fem milliarder år. Stjernen antas å ha omtrent like lenge igjen å leve før brenselet er oppbrukt og den starter rød kjempe-fasen og til slutt ender opp som en planetarisk tåke (mer om dette i kapittelet om stjernene).

NB: Se aldri på Sola uten solfilter foran kikkerten eller teleskopet!

Videoer:

Solsystemet

Solsystemet

Dannelse av solsystemet

Solsystemet vårt består av Sola, åtte planeter og millioner av andre stein- og islegemer, deriblant måner, dvergplaneter, asteroider og kometer. Planetene og alle de andre objektene lyser fordi de reflekterer sollys.

Solsystemet ble til for rundt 4,6 milliarder år siden da en enorm sky av gass og støv trakk seg sakte sammen. Sola ble skapt ut av den tetteste og varmeste delen i sentrum, mens resten av materien fordelte seg utover i et plan på grunn av rotasjonen. Store steiner tiltrakk seg mindre partikler, og etter mange millioner år med sammenkitting var planetene skapt.

Regnet innenfra, dvs. fra venstre på illustrasjonen over, har vi solranden, Merkur, Venus, Jorda, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. På bildet har planetene riktig størrelse i forhold til hverandre, men avstandene er ikke korrekte. Alle beveger seg rundt Sola i samme retning som Sola selv roterer.

Planetenes baner er ellipser, skjønt det er bare Merkur som har en tydelig avlang bane. Planetene kretser rundt Sola i noenlunde samme plan, noe som betyr at de følger omtrent samme bane over himmelen.

Merkur, Venus, Jorda og Mars ligger innerst og kalles steinplaneter. De er små steinkloder med fast overflate. De fire ytterste – Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun – går under betegnelsen gasskjemper, selv om de egentlig inneholder stoffer i både gass-, væske- og isform. De har ingen fast overflate, roterer raskt og har mange måner i bane rundt seg.

Steinplaneter

Merkur, Venus, Jorda og Mars. Foto: NASA

Kraterdekte Merkur er den innerste og minste av alle planetene. Den roterer svært sakte, har så å si ingen atmosfære, og temperatursvingningene mellom dag og natt er hele 600 grader.

Venus skinner med et sterkt, gulhvitt lys og er nattehimmelens nest klareste objekt, kun slått av Månen. Planeten har skyer av giftig svovelsyre og en svært tett atmosfære av karbondioksid. Drivhuseffekten gir en konstant overflatetemperatur på over 450 grader.

Utenfor jordbanen kretser Mars. Planeten har en tynn atmosfære og iskapper av frosset vann og karbondioksid (tørris) ved polene. Det har antakelig vært flytende vann på overflaten en gang i tiden. Mars har det høyeste fjellet av alle planetene, vulkanfjellet Olympus Mons, som er imponerende 25 km høyt. Kjempekløfta Valles Marineris er over 5000 km lang og enkelte steder 7 km dyp.

Jupiter er solsystemets største planet, en gasskjempe bestående hovedsakelig av hydrogen og helium. Den har ingen fast overflate, noe de tre andre gasskjempene heller ikke har. Den store røde flekk er en gigantisk roterende storm som har eksistert i atmosfæren i over 300 år. Nesten 80 måner er hittil funnet rundt planeten.

Saturn kjennes lett igjen på sitt praktfulle ringsystem, som består av milliarder av is- og steinklumper. Planeten har den minste tettheten av alle; faktisk vil den flyte på vann. Rask rotasjon kombinert med lav tetthet gjør planeten tydelig flattrykt ved polene. Saturn har over 80 oppdagede måner omkring seg.

Uranus ser ut som en grønnaktig skive gjennom et stort teleskop. Planeten er spesiell ved at den kretser «liggende» rundt Sola. Av denne grunn innebærer Uranus-året at hver pol har kontinuerlig sollys i 42 år og uavbrutt mørke like mange år. Så langt er det oppdaget 27 måner rundt planeten.

Neptun er den ytterste av gassplanetene. Den er litt mindre enn Uranus og fargen mer blålig. Planeten har skyer av metaniskrystaller, og i de øvre lagene av atmosfæren blåser det vinder med hastigheter opp mot 2000 km/t. Planeten har et svakt ringsystem og minst 14 måner.

Den lille stein- og iskloden Pluto ble tidligere regnet som solsystemets ytterste planet, men defineres nå som dvergplanet. Nærbilder tatt av romsonden New Horizons i 2015 avdekket en relativt ung overflate med svært variert geologi. Dataene tyder på at Pluto ganske nylig har vært – og kanskje fortsatt er – geologisk aktiv.

Mellom banene til Mars og Jupiter ligger asteroidebeltet, et område med titusenvis av små og store stein- og isblokker som ble til overs etter dannelsen av planetsystemet.

Kometer er store klumper av vannis, stein, støv og frosne gasser, som går i meget avlange ellipsebaner rundt Sola. De observeres lettest når de er nær Sola i sitt omløp, siden oppvarmingen får støvet og de flyktige stoffene til å danne et stort, diffust komethode og en eller flere haler.

Videoer:

NGC 3603 avbildet av Romteleskopet Hubble

Stjerner

Stjerner er enorme, massive gasskuler akkurat som Sola. Fusjonsprosesser i kjerneområdet frigjør energi som balanserer gravitasjonskreftene som prøver å presse stjernen sammen.

Avstandene til stjernene er svært store, derfor ser de ut som små prikker selv i et stort, profesjonelt teleskop. Ved å analysere stjernelyset med en spektrograf, som splitter opp lyset i de ulike fargene det består av, kan astronomer bestemme en stjernes kjemiske sammensetning, temperatur og hastighet.

Stjerner kommer i mange typer og størrelser: små, store, kalde, varme, røde, gule, blå, unge, gamle, stabile, variable og så videre. Forskjellen i farge skyldes at stjernene har ulik overflatetemperatur. Blå og hvite stjerner er varmere enn gule og røde.

Stjernedannelse starter ved at store hydrogenskyer trekker seg sammen under sin egen gravitasjon. Når trykket og temperaturen i sentralområdet når en viss grense, typisk etter noen titalls millioner år, antennes fusjonsprosessene som omdanner hydrogen til helium – en stjerne er født. Vår egen sol ble dannet på samme måte.

De tyngste stjernene bruker opp brenselet fort og lever bare noen millioner år. De minst massive stjernene er mye gjerrigere og kan brenne i mange titalls milliarder år.

En gjennomsnittsstjerne kan leve stabilt i flere milliarder år før alderdommen melder seg og de ytre gasslagene begynner å utvide seg kraftig. I denne rød kjempe-fasen starter nye fusjonsprosesser med tyngre grunnstoffer inni stjernen. Stjernens skjebne avhenger stort sett bare av massen:

  • De letteste svinner bare hen og blir hvite dverger, det vil si kompakte stjernekjerner på størrelse med Jorda og bestående av nyproduserte, tyngre grunnstoffer.
  • En mellomtung stjerne kaster til slutt av seg de ytre gasslagene og danner en såkalt planetarisk tåke med en hvit dverg i midten. Sola vil ende sitt liv på denne måten.
  • De tyngste fortsetter å fusjonere stadig nye grunnstoffer, helt opp til jern. Men da er det stopp – jernreaksjoner frigir nemlig ikke energi, noe som gir gravitasjonskreftene fritt spillerom. En supernova er uunngåelig. Stjernen kollapser, og på et tusendels sekund komprimeres kjernen til en nøytronstjerne eller et sort hull. De ytre gasslagene blåses utover av kraftige sjokkbølger og danner en lysende stjernetåke.
Krabbetåken og Katteøyetåken

Til venstre: Krabbetåken er gassrestene etter en supernova som ble observert av kinesiske astronomer i 1054. Til høyre: Den planetariske Kattøyetåken. Foto: NASA/ESA

Når massive stjerner dør, kan kjernen bli presset sammen til en nøytronstjerne. Den er kun ca. 10 km i diameter, men kan inneholde like mye masse som to soler. En teskje med slikt materiale ville veie like mye som alle menneskene på Jorda til sammen.

Et sort hull er ikke et hull i ordets rette forstand. Det er et uhyre tett objekt, der gravitasjonskraften er så stor at selv ikke lys kan unnslippe. Vi kan derfor ikke se et sort hull, bare observere effektene det har på ting rundt seg.

Stjernetåker er en fellesbetegnelse som brukes om enorme støv- og gassansamlinger som gjerne er forstadiet eller sluttstadiet til en stjerne. En stjerne blir, som tidligere nevnt, til ved at gasskyer trekker seg sammen, noe som i et mellomstadium kan gi en lysende tåke. Sluttstadiene til stjerner innebærer ofte at de ytre gasslagene blåses ut i rommet, og dette resulterer også i glødende tåker. Slike gasståker lyser fordi de blir tilført energi fra en eller flere lyssterke stjerner i nærheten.

Tåkemylder i Enhjørningen

I Enhjørningen ligger et mylder av stjernetåker og stjernehoper. Foto: R.J. GaBany

Enkelte støvfylte tåker lyser fordi de reflekterer lys fra sterke nabostjerner, mens andre er mørke fordi de blokkerer lyset fra bakenforliggende lyskilder.

Universet bestod i starten for det meste av hydrogengass og litt helium, de to letteste grunnstoffene i det periodiske system. I stjernenes fusjonsreaktorer produseres tyngre stoffer, som senere spres ut i rommet når stjernene blir gamle og dør. Universet har således blitt beriket med stadig flere og tyngre grunnstoffer – byggesteinene for Sola, Jorda, trærne, dyrene og menneskene. Vi er alle stjernestøv.

Stjernehoper

Øverst: Kulehopen M15 (foto: NASA). Nederst: to åpne stjernehoper, hhv. Pleiadene og Dobbelthopen i Perseus (foto: R. Gendler)

Stjernehoper er mer eller mindre tette ansamlinger av stjerner, med alt fra noen titalls til flere millioner enkeltstjerner. Stjernene i hver hop er født ut av samme gass- og støvsky. Åpne hoper er relativt løst bundet gravitasjonsmessig sett og inneholder typisk noen ti- eller hundretalls stjerner. Kulehopene er tettere bundet, med hundretusener eller millioner av stjerner innenfor et kulerundt volum.

Videoer:

Melkeveien

Melkeveibådet og modell av galaksen vår, sett på skrå «utenfra». Foto: ESO/J.F. Salgado (josefrancisco.org) og NASA

Galakser

Galakser er enorme frittsvevende stjernesystemer bestående av gass og støv, milliardvis av enkeltstjerner og gjerne et gigantisk sort hull i sentrum.

Sola er en av de om lag 200 milliarder stjerner vår egen galakse, Melkeveien, inneholder. Melkeveien er en spiralgalakse. Disse er flate som en diskos, med en utbulning i sentrum og lysende spiralarmer med stjerner, støv og gass som strekker seg ut mot kanten. Ettersom vi befinner oss inni galaksen, ser vi den som et svakt lysende bånd over himmelen en mørk og klar natt.

I tillegg til spiralgalaksene opererer astronomene med to andre hovedtyper: Elliptiske galakser, som er eggformede stjernesystemer uten andre tydelige kjennetegn, og irregulære galakser, som ikke har noen klar symmetri eller form.

Avstandene til galaksene er enorme. En av våre nærmeste naboer er den store Andromedagalaksen omtrent 2,5 millioner lysår unna. Et lysår er for øvrig den avstanden lyset tilbakelegger på et år. De fjerneste galaksene vi kjenner til, ligger rundt 13 milliarder lysår unna. Lyset, med en hastighet på godt over en milliard km/t, har altså reist i mange milliarder år før det når fram til oss her på Jorda.

Galaksetyper

Spiralgalakse, elliptisk galakse og irregulær galakse. Foto: NASA/ESA og R. Gendler.

På samme måte som stjerner av og til er samlet i stjernehoper, kan galaksene danne mer eller mindre tallrike galaksehoper. Melkeveien og Andromedagalaksen er to store medlemmer i Den lokale gruppe, bestående av drøyt 50 små og store galakser. Små grupperinger kan igjen være del av såkalte superhoper, som kan telle millioner av galakser.

I hele universet finnes det mange milliarder galakser, hver med milliardvis av stjerner. Mange av disse har planeter – eksoplaneter på fagspråket – i bane rundt seg. Nyere forskning har vist at planeter rundt stjerner i Melkeveien er regelen snarere enn unntaket. Selv om bare en ørliten brøkdel av planetene er livbærende, inneholder galaksen vår et overraskende stort antall kloder der det potensielt kan finnes liv.

Videoer:

Kosmos

Universet som helhet

I 1929 oppdaget astronomen Edwin Hubble at fjerne galakser beveger seg bort fra oss, og jo lenger unna de er, desto større er hastigheten. Dette kan fort tolkes som at vi befinner oss i universets sentrum, men det er feil. Hele universet utvider seg. Galaksene, inkludert vår egen, beveger seg også bort fra hverandre, akkurat som avstanden mellom alle rosinene i en gjærdeig blir større når deigen heves.

Hvis hele universet utvider seg i dag, må det kanskje ha vært uendelig lite og tettpakket i begynnelsen – derav teorien om Big Bang, selve «ursmellet».

Big Bang-teorien er innviklet, men enkelt fortalt sier den at universet – det vil si materien, rommet og tiden – ble til i en eksplosjonsartet begivenhet ved ubegripelig høye tettheter og temperaturer omtrent 14 milliarder år tilbake.

Teorien har kommet med en rekke presise forutsigelser, som senere er blitt bekreftet ved observasjoner. Det er ennå mye astronomene ikke forstår, men Big Bang-teorien er den beste modellen vi har i dag for universets skapelse og utvikling.

Flere ulike astronomiske observasjoner tyder på at vanlig materie, altså stoff oppbygd av de kjente atomer og elementærpartikler, bare står for om lag 5 % av alt som finnes i universet. De resterende 95 % utgjøres av såkalt mørk materie og mørk energi.

Universets innhold

Astronomene har de siste tiårene kommet over ting som opplagt utøver gravitasjonskraft, men som er helt usynlig for alle deres avanserte teleskoper og instrumenter. Man vet at det helt sikkert må være noe der, fordi man observerer gravitasjonseffekten det har på omgivelsene. Dette «noe» går under betegnelsen mørk materie.

I de senere år har astronomene dessuten oppdaget at universet ikke bare utvider seg, men det utvider seg raskere og raskere. Det er mildt sagt overraskende, siden den gjensidige gravitasjonen mellom alt som finnes i universet burde bremse utvidelsen. Men universets ekspansjon akselererer, og en eller annen form for energi – kalt mørk energi i mangel på noe bedre – må stå bak dette.

Den eller de som løser gåten med mørk materie og/eller mørk energi, er garantert Nobelpris og evig berømmelse.

Video:

Very Large Telescope (VLT)

Very Large Telescope (VLT) ved ESOs Paranal-observatorium. Foto: ESO/B. Tafreshi (twanight.org)

Utforskning av verdensrommet

Med en vanlig prismekikkert kan du se for eksempel fjell og kratre på Månen, de fire største månene rundt Jupiter, stjernehopen Pleiadene i Tyren og Oriontåken under Orions belte. For å observere planetene, svake stjernetåker og galakser på nærmere hold trenger du et teleskop.

Et amatørteleskop samler mer lys enn en typisk håndholdt prismekikkert. Det gjør at du kan se svakere objekter og bruke høyere forstørrelse. En stødig montering sørger for å holde bildet rolig. Datastyrte teleskoper blir mer og mer vanlige, og disse hjelper deg å finne fram på himmelen.

Så å si all vår kunnskap om universet stammer fra strålingen himmelobjektene sender ut. Det menneskelige øye registrerer lys innenfor et meget lite bølgelengdeområde. Dette såkalte synlige lyset utgjør bare en ørliten del av all den elektromagnetiske stråling som verdensrommet er fylt av. For å lære mer om de ulike objekter, fenomener og fysiske prosesser som finnes i universet, observerer astronomene på et vidt spekter av bølgelengder ved hjelp av forskjellige typer teleskoper og instrumenter.

De fleste store observatorier ligger på øde fjelltopper i tørre områder for å unngå skyer og lysforurensing fra byer. Men ikke alle kan plasseres på jordoverflaten. Atmosfæren slipper nemlig bare gjennom synlig lys, i tillegg til litt infrarød stråling og radiobølger. For å ta bilder i for eksempel ultrafiolett og røntgen, må vi frakte teleskopene opp i rommet der det er vakuum.

Robotbilen Curiosity undersøker steiner og jordsmonn på Mars. Selvportrett fra april 2014. Foto: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Objekter i solsystemet vårt er ikke lenger unna enn at vi kan sende ubemannede romfartøyer dit for å gjøre nærmere undersøkelser. I dag har alle planetene hatt besøk av sonder, og det er foretatt landinger på Venus, Mars, Saturn-månen Titan, asteroidene Eros og Ryugu samt kometen 67P/Tsjurjumov–Gerasimenko. Gasskjempene har hatt flere besøk av romsonder, men ingen har landet der ettersom disse planetene ikke har fast overflate. I 2015 ble omsider Pluto studert på nært hold da sonden New Horizons fløy forbi. Vår egen sol har i mer enn 50 år vært flittig studert fra rommet. De best kjente solsatellittene som er i drift i dag, er SOHO, SDO, Hinode, STEREO, Parker Solar Probe og Solar Orbiter. Forskere ved Institutt for teoretisk astrofysikk ved UiO er sterkt involvert i flere av disse.

Det har vært snakk om å sende mennesker til Mars om noen tiår, men det eksisterer ingen konkrete, fullfinansierte planer foreløpig. Det kan endre seg etter hvert som stadig flere private aktører kommer på banen innen romreiser og romforskning.

Foruten utforskning av våre kosmiske omgivelser anvendes romfartsteknologi i høy grad også til jordobservasjoner, kommunikasjon, navigasjon og militære formål.


Tekst © Jan-Erik Ovaldsen, himmelkalenderen.com