3.3 Galakser og universets struktur

Stjernebyer i rommet

Når du er langt fra byens lys på en klar natt, kan du se et svakt lysende bånd 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, støv og mørk materie, holdt sammen av gravitasjon. Du kan tenke på galakser som «øyer» av materie i det enorme, nesten tomme rommet mellom dem. Vaar galakse, Melkeveien, inneholder ca. 200-400 milliarder stjerner og har en diameter på ca. 100 000 lysaar. Solen ligger 26 000 lysaar fra sentrum, i en mindre arm kalt Orion-armen, og bruker ca. 230 millioner år på en omdreining.

Men før vi utforsker galaksene, må vi forstå hvordan vi måler de enorme avstandene i universet. Vanlige enheter som kilometer blir fullstendig upraktiske. Avstanden til nærmeste stjerne er for eksempel 40 000 000 000 000 km. Det er ikke akkurat lett å jobbe med.

Lysaar -- universets meterstokk

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

For å sette dette i perspektiv: lyset fra solen bruker ca. 8,3 minutter på å nå jorda (avstanden er 150 millioner km). Maanens lys er bare 1,3 sekunder gammelt når det treffer oeyene dine. Men lyset fra Proxima Centauri, den nærmeste stjernen utenfor solsystemet, er 4,2 år gammelt. Og lyset fra Andromeda-galaksen har reist i 2,5 millioner år før det når oss.

Dette betyr noe fascinerende: når du ser på Andromeda med et teleskop, ser du den slik den så ut da menneskets forfedre nettopp hadde begynt å gå oppreist. Jo lenger bort vi ser i rommet, jo lenger tilbake i tid ser vi. Teleskoper er faktisk tidsmaskiner.

Selv med våre raskeste romsonder (ca. 60 000 km/t) ville en reise til Proxima Centauri ta over 70 000 år. 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 støv, 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 på 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, røde stjerner. De inneholder lite gass og støv, så det skjer lite stjernedannelse. De varierer enormt i størrelse -- fra små dvergelliptiske til gigantiske galakser større 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 nærliggende galakser. De magellanske skyene, synlige fra den soerlige halvkulen, er et godt eksempel.

Det finnes også 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 større strukturer, som russiske babushka-dukker.

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

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

Denne strukturen stammer fra små 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 å måle posisjoner og avstander til millioner av galakser.

Oppsummering

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

- Et lysaar er avstanden lys reiser på ett år -- ca. 9,5 billioner kilometer. Når vi ser langt ut i rommet, ser vi også langt tilbake i tid.

- Melkeveien er vaar galakse med 200-400 milliarder stjerner, en diameter på 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 nærmeste store nabogalakse, 2,5 millioner lysaar unna.