Astronomiens ti største oppdagelser

Verdensrommet har alltid fascinert mennesket, men hva er stjernetitternes viktigste oppdagelser? Finn svaret her.

Man har visst at planetene beveget seg i flere tusen år. (Illustrasjon: NASA-JPL)
Man har visst at planetene beveget seg i flere tusen år. (Illustrasjon: NASA-JPL)

1) Planetene beveger seg

Det er mellom 4000 og 2500 år siden det ble klart at planetene var annerledes enn stjernene.

Stjernetitterne så at de beveget seg i faste mønstre i forhold til fiksstjernene, som sto stille på nattehimmelen.

Men selv om astronomene så tidlig i sivilisasjonens historie forsto planetenes bevegelsesmønstre, hadde de ikke noen idé om at de var noe annet enn «vandrende stjerner».

De visste ikke at det var kloder som beveget seg rundt solen og befant seg mye nærmere jorden enn de andre stjernene.

I den vestlige verden trodde man at jorden var sentrum i universet, og at alle andre himmellegemer var plassert rundt jorden i en lagdelt struktur, som i en løk med flere lag.

Det ble kalt det geosentriske eller ptolemeisk-aristoteliske verdensbildet.

2) Jorden beveger seg rundt solen

Ideen om at det er solen og ikke jorden som er sentrum i solsystemet, ble først lagt fram i renessansen, av den polske teologen, legen og astronomen Nikolaus Kopernikus.

Han hadde lært om astronomi i årene på universitetet i Kraków (1491–95), og det ble en interesse som varte livet ut.

Teorien hans om at vi lever i et heliosentrisk univers, hvor solen er et fast og ubevegelig sentrum som planetene beveger seg rundt og der fiksstjernene danner den ytre rammen om universet, utkom imidlertid først like før han døde, i 1543, i boken «De revolutionibus orbium coelestium».

I denne teorien, som var bygget på egne observasjoner samt observasjoner fra antikkens astronomer, endret jorden status fra å være universets sentrum til å være en planet som de andre. Den beveget seg rundt solen i en sirkulær bane på et år og dreide seg om sin egen akse en gang på et døgn.

Astronomen Johannes Kepler framsatte i 1609 teorien om at alle planetene i solsystemet beveger seg rundt solen. (Illustrasjon: Public domain)
Astronomen Johannes Kepler framsatte i 1609 teorien om at alle planetene i solsystemet beveger seg rundt solen. (Illustrasjon: Public domain)

3) Elliptiske planetbaner

Den tyske astronomen og matematikeren Johannes Kepler ble i 1609 den som fremsatte teorien om planetenes elliptiske baner. Han var assistent hos Tycho Brahe, og var først tilhenger av verdensbildet til Brahe, hvor alle planetene (bortsett fra jorden) beveget seg rundt solen og solen beveget seg rundt jorden.

Senere sluttet han seg imidlertid til det kopernikanske verdensbildet.

Senere reviderte han Kopernikus’ modell ved å foreslå elliptiske baner. Det skyldtes at han ikke kunne få observasjonene, særlig av bevegelsene til Mars, til å stemme med teorien til Kopernikus.

Den dag i dag bruker vi fremdeles Keplers tre lover når vi skal beskrive planetbevegelsene.

4) Jupiters måner

7. januar 1610 observerte den italienske astronomen, fysikeren og filosofen Galileo Galilei for første gang at Jupiter hadde måner. Først så han to, og i de følgende dagene så han to andre.

Månene han så var Europa, Io, Ganymedes og Callisto – Jupiters fire største måner. Vi vet nå at Jupiter har 63 måner, men de andre er mye mindre.

Observasjonen av Jupiters måner var bare mulig fordi linsekikkerten var blitt funnet opp to år tidligere, i Nederland. Det var en oppdagelse som skulle akselerere kunnskapen vår om solsystemet enormt.

Men oppdagelsen av månene omkring Jupiter var et langt skritt for menneskehetens bevissthet, fordi det var første gang man oppdaget planetlegemer som beveget seg rundt en annen planet enn jorden.

Dermed mistet jorden posisjonen som universets sentrum, fordi Galileis observasjoner støttet teoriene til Kopernikus og Kepler – det såkalt heliosentriske verdensbildet.

Illustrasjon av galaksen vår, Melkeveien, som vi tror den ville sett ut hvis vi kunne se den utenfra. Solsystemet vårt befinner seg litt utenfor galaksens sentrum. (Illustrasjon: NASA)
Illustrasjon av galaksen vår, Melkeveien, som vi tror den ville sett ut hvis vi kunne se den utenfra. Solsystemet vårt befinner seg litt utenfor galaksens sentrum. (Illustrasjon: NASA)

5) Melkeveien er en skive av stjerner

Allerede i antikkens Hellas hadde man en teori om at galaksen vår, Melkeveien, besto av fjerne stjerner. Det var imidlertid først den tysk-engelske komponisten, musikeren og astronomen William Herschel som i 1785 foreslo at Melkeveien hadde en skiveformet struktur, og at solsystemet befant seg i midten.

Konklusjonen hans var basert på en opptelling av stjernene. Han visste ikke at det var materiale mellom stjernene – det såkalte interstellare støvet – som forhindrer lyset fra de fjerneste stjernene i galaksen i å nå fram til jorden. Herschels metode ga dermed ikke det riktige svaret.

Men konklusjonen om at Melkeveien er skiveformet, er senere blitt bekreftet. I 1917 utviklet den amerikanske astronomen Harlow Shapley en annen metode for å bestemme Melkeveiens form og størrelse.

Han kartla fordelingen av en bestemt type stjernegrupper – de kuleformede stjernehopene – og kunne på den måten avdekke Melkeveiens egentlige form. I den prosessen fant han også ut at vårt eget solsystem slett ikke er sentrum i galaksen, men at senteret ligger i stjernetegnet Skytten.

6) Kosmisk stråling

Partikler som bombarderer jorden fra alle retninger, kalles kosmiske stråler. En del av disse kommer fra vår egen stjerne, solen. Men det kommer også kosmisk stråling fra galaksen vår, Melkeveien, og fra andre galakser i universet.

Noen av de kosmiske strålene stammer helt tilbake fra tiden like etter Big Bang, og kan fortelle oss om de forholdene som hersket i universet bare 380.000 år etter at det ble født. Mesteparten er protoner som beveger seg nesten like fort som lyset.

I dag tror vi kosmisk stråling primært dannes når kjempestjerner dør i supernovaeksplosjoner. Men man vet det ikke med sikkerhet, og man vet ikke hvilken kraft det er som kan transportere den kosmiske strålingen over de enorme avstandene i tid og rom.

Speilteleskopene er rettet mot nattehimmelen og gir oss ny kunnskap om universet. (Foto: Wikimedia Commons)
Speilteleskopene er rettet mot nattehimmelen og gir oss ny kunnskap om universet. (Foto: Wikimedia Commons)

7) Den generelle relativitetsteorien

På begynnelsen av 1900-tallet publiserte Einstein relativitetsteorien, som kom til å revolusjonere den måten vi ser på sammenhengen mellom tyngdekraft, tid, rom og masse. Først kom den spesielle relativitetsteorien i 1905, og deretter den generelle eller allmenne relativitetsteorien i 1915.

Einsteins teori sier at det eneste som er absolutt, er lysets hastighet (målt i vakuum). Av dette utledet han at alle avstander og tidsintervaller i rommet måtte være fleksible størrelser som kunne endres i forhold til hverandre.

For eksempel går tiden langsommere jo raskere man beveger seg. Hvis man beveger seg med lysets hastighet, står tiden stille.

Den generelle relativitetsteorien har vært avgjørende i astronomien fordi den både forutså eksistensen av sorte hull og at lys bøyes i nærheten av objekter med stor masse (fordi selve rommet lyset beveger seg gjennom, bøyes omkring alle objekter som har masse).

Teorien gir også muligheten for at ormehull, som er tunneler i tid og rom, kan oppstå mellom to helt atskilte områder i universet – en idé som har vært opphav til mange science fiction-historier.

8) Universet utvider seg

Helt siden universet ble dannet, for om lag 13,75 milliarder år siden, har det utvidet seg og blitt større og større. Og bestanddelene universet består av, har blitt mer og mer komplekse.

Ved å undersøke galaksenes plassering i forhold til hverandre, oppdaget den amerikanske astronomen Edwin Hubble i 1929 at stort sett alle galakser fjerner seg fra oss. Og jo lenger unna de er, jo raskere beveger de seg.

Med andre ord blir rommet mellom galaksene større og større. Det kan vi se fordi lyset fra andre galakser forskyves på vei til oss. Stjernene innenfor de enkelte galaksene har imidlertid noenlunde samme avstand fordi da tyngdekraften holder dem på plass.

Utvidelsen av universet har ikke alltid foregått med samme fart som i dag, og det undrer forskerne. De første fem milliarder år etter Big Bang utvidet universet seg raskere og raskere.

Deretter ble gikk det saktere, og i de siste fem milliarder år har universet begynt å utvide seg raskere igjen.

Grunnen til at det undrer forskerne, er at man skulle tro at det gikk langsommere når universet blir kaldere. Universet er nemlig blitt kaldere og kaldere helt siden Big Bang.

Et univers hvor utvidelsen avtar i fart (t.v.) når sin nåværende størrelse på kortest tid. Universet kan til sist begynne å trekke seg sammen og kollapse til et uendelig lite punkt, eller det kan fortsette å utvide seg i uendelig tid. Et univers som utvider seg jevnt (i midten), må være eldre enn et univers hvor utvidelsen avtar fordi det tar lenger tid å nå den nåværende størrelsen ved en jevn utvidelse. Denne typen utvidelse vil fortsette i evig tid. Et univers hvor utvidelsen akselererer (t.h.) må være enda eldre. Utvidelsen akselereres fordi galaksene frastøter hverandre. (Illustrasjon: NASA-J-Newman-UC-Berkeley)
Et univers hvor utvidelsen avtar i fart (t.v.) når sin nåværende størrelse på kortest tid. Universet kan til sist begynne å trekke seg sammen og kollapse til et uendelig lite punkt, eller det kan fortsette å utvide seg i uendelig tid. Et univers som utvider seg jevnt (i midten), må være eldre enn et univers hvor utvidelsen avtar fordi det tar lenger tid å nå den nåværende størrelsen ved en jevn utvidelse. Denne typen utvidelse vil fortsette i evig tid. Et univers hvor utvidelsen akselererer (t.h.) må være enda eldre. Utvidelsen akselereres fordi galaksene frastøter hverandre. (Illustrasjon: NASA-J-Newman-UC-Berkeley)

9) Planeter rundt andre stjerner (eksoplaneter)

De fleste har nok sett opp på stjernene og lurt på om det kan være vesener som oss selv der ute, på andre planeter, som beveger seg rundt andre stjerner.

I 1988 oppdaget tre kanadiske astronomer noe merkelig ved bevegelsene til stjernen Gamma Cepheis. Den beveget seg på en måte som kunne tyde på at en planet påvirket den med gravitasjonsfeltet sitt.

Det var imidlertid først i 1992, da den polske astronomen Aleksander Wolszczan fant en planet rundt pulsaren PSR 1257+12, at den endelige bekreftelsen kom.

Det er svært vanskelig å observere eksoplaneter direkte, og istedet bruker astronomene en rekke indirekte målemetoder.

I dag har man funnet mer enn 500 eksoplaneter, og tallet vokser hele tiden etter hvert som vi får utviklet bedre og mer presise måleinstrumenter. Satellitten Kepler har nettopp funnet mer enn 1200 nye eksoplaneter, men mange er fortsatt ikke verifisert.

High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS), i ESO’s 3,6-meters telescope, har funnet hele 32 eksoplaneter. En av dem kretser rundt stjernen Gliese 667 C, som hører til i et system med tre soler. Planeten har seks ganger massen til jorda, og subber lavt over stjernen sin - bare 1/20 av avstanden mellom jorda og sola. Det er funnet mer enn 500 eksoplaneter totalt. (Illustrasjon: ESO/L. Calçada) (Foto: (Illustrasjon: ESO/L. Calçada))
High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS), i ESO’s 3,6-meters telescope, har funnet hele 32 eksoplaneter. En av dem kretser rundt stjernen Gliese 667 C, som hører til i et system med tre soler. Planeten har seks ganger massen til jorda, og subber lavt over stjernen sin - bare 1/20 av avstanden mellom jorda og sola. Det er funnet mer enn 500 eksoplaneter totalt. (Illustrasjon: ESO/L. Calçada) (Foto: (Illustrasjon: ESO/L. Calçada))

10) Halleys komet

Halleys komet har vært kjent i hele 2250 år, og kanskje til og med så tidlig som for 2500 år siden.

Men det var først i 1705 at den engelske astronomen, geofysikeren, matematikeren, meteorologen og fysikeren Edmond Halley innså at kometen var blitt observert flere ganger tidligere.

Ved hjelp av Keplers lover og Newtons tyngdelov beregnet han kometens langstrakte bane rundt solen, og omløpstiden på 76 år. Han forutså at kometen ville vende tilbake i 1758, noe som viste seg å stemme. Han døde imidlertid i 1742, og rakk ikke å se kometen igjen.

Vi vet nå at Halleys komet er en del av Kuiper-beltet, som er et bredt kometbelte som strekker seg fra Pluto, ved om lag 30 AU, og ut til om lag 55 AU (Jordens avstand til solen = 1 AU). Kometene består primært av frossent metan, ammonium og vann.

Kometens forrige besøk var i 1986, og den ble besøkt av ikke mindre enn fem romsonder. Den mest kjente er nok ESAs romsonde Giotto, som tok bilder av kometens kjerne.

Denne artikkelen er skrevet i samarbeid med Anja C. Andersen, førsteamanuensis ved Niels Bohr Instituttet, Københavns Universitet.

___________________

© videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygård for forskning.no

Referanser

Venus-passasjen

Kirken destruerte tidlig forskning

Mellom stjerner og planeter (Nasjonalmuseet)

Den relativistiske tommestokken (Aktuel naturvidenskab)

Powered by Labrador CMS