Annons

Big bang

Teleskop på isen vid Sydpolen

Med amerikanska Bicep2-teleskopet vid Sydpolen gjordes den banbrytande upptäckten av gravitationsvågor från tiden för big bang för nästan 14 miljarder år sedan.

Ekot från big bang bekräftar inflationsteorin

Det amerikanska Bicep2-teleskopet vid Sydpolen lyckades för första gången någonsin fånga rymdens gravitationsvågor.

Fyndet av gravitationsvågorna är ett av de mest direkta bevis hittills för den drygt 30 år gamla inflationsteorin. Teorin säger att universum bara en triljon triljoner triljontedelar av en sekund efter big bang genomgick en oerhört kraftig expansion. Med de nu uppmätta gravitationsvågorna kan kosmologerna bättre uppskatta tiden för inflationen och därmed energin som drev på den. Upptäckten har redan kallats en av de största inom vetenskapen, förutsatt att den även bekräftas av andra observationer.

– Det är nog klokast att följa den vetenskapliga principen att ett resultat är inget resultat innan det bekräftats av oberoende mätningar (samt, skulle några tycka, av teori!), säger Lars Bergström, professor i teoretisk astrofysik vid Stockholms universitet.

Fyndet av gravitationsvågorna är ett av de mest direkta bevis hittills för den drygt 30 år gamla inflationsteorin.

Blazarer runt Vintergatan

Fermiteleskopets rymdkarta. De 150 så kallade blazarer som astronomerna har studerat är markerade som gröna prickar. I mitten löper Vintergatan.
(NASA/DOE/FERMI LAT COLLABORATION)

Ljusfyrar ger nytt mått på rymdens tomhet

Drygt fyra tusen ljusår – det är medelavståndet mellan två stjärnor i universum, enligt de senaste mätningarna från Fermisatelliten. Mellanrummet är tomt och mörkt.

Med hjälp av avlägsna ljusfyrar – blazarer – har astronomer lyckats göra den mest exakta mätningen hittills av allt stjärnljus i rymden. Även ljusstrålar från länge sedan utdöda stjärnor fortsätter att färdas genom rymden långt efter att stjärnorna upphört att lysa. Denna fossila strålning blandas samman med allt annat synligt och ultraviolett ljus från både senare slocknade och nu levande stjärnor.

Strålningen, kallad extragalaktiskt bakgrundsljus, fyller rymden som en svag dimma. Den är så extremt svag att den inte räcker för att lysa upp natten ens lite grann, utan drunknar i det mycket starkare skenet från solsystemet och vår egen galax.

Astronomer har länge tänkt undersöka denna strålning närmare, för att få vägledning om hur universum såg ut i tidernas begynnelse när de allra första stjärnorna tändes. Nu har forskare kommit på ett fiffigt sätt att mäta ljusdimman med hjälp av rymdteleskopet Fermi. Teleskopet spanar efter gammastrålar, som är universums absolut energirikaste strålning och därför kan färdas långt.

En av källorna till de starka gammastrålarna är blazarerna – aktiva galaxkärnor. Längst in i de flesta galaxer (vissa forsakare hävdar att det gäller alla) hittas ett supertungt svart hål omgivet av het och elektriskt laddad gas på väg in i hålet. Men en del av gasen sugs inte in. I stället studsar materien rakt ut i rymden med nära ljusets hastighet och formar flera hundra ljusår långa jetstrålar. Det är jetstrålarna som sänder ut gammastrålning, och om en jetstråle råkar sikta rakt mot jorden ser den ut som en avlägsen starkt lysande fyr från andra sidan världsalltet – en blazar.

Blazarerna är nyckfulla. De blossar upp och slocknar helt utan förvarning. Trots detta har Fermiteleskopet under sina fyra år i rymden lyckats hitta över tusen avlägsna blazarer, vissa så långt bort som tio miljarder ljusår från oss. Deras budbärare, gammastrålarna, färdas genom de stora tomma vidderna nästan helt opåverkade av ljusdimman. Fast bara nästan, för ibland krockar en gammastråle med det fossila stjärnljuset och omvandlas till ett par partiklar – en elektron och dess antipartikel positronen. Då försvinner gammastrålen, och den sammanlagda strålningen försvagas på väg från blazaren mot oss på samma sätt som fyrens ljus syns svagare i dimma.

Genom att studera 150 blazarer har astronomerna mu kunnat räkna ut tjockleken på dimman, och på så vis uppskatta antalet stjärnor i världsalltet. Om stjärnorna vore jämnt fördelade i rymden skulle det bara finnas drygt en stjärna i en volym på 100 miljarder kubikljusår. Det innebär ett medelavstånd mellan två stjärnor på ungefär 4 150 ljusår.
Det är mycket glest. Men stjärnorna är inte jämnt utspridda. Vi vet att solens närmaste granne, Alfa Centauri, ligger bara drygt fyra ljusår från oss. Stjärnorna samlas i galaxer som samlas i galaxhopar som ligger i långa smala stråk och tunna flak ungefär som ballongens yta kring luftbubblan inuti. Sådana tomma rymdbubblor, som brer ut sig flera tusen ljusår, finns det gott om. Den största av dem hittades för några år sedan i närheten av stjärnbilden Eridanus på södra himlen; ett område på uppåt en miljard ljusår i utsträckning utan en enda stjärna inuti.

Med hjälp av avlägsna ljusfyrar – blazarer – har astronomer lyckats göra den mest exakta mätningen hittills av allt stjärnljus i rymden.

Universums äldsta ljus

Mörkret ger vika. Tidiga ljusstrålar från galaxen UDFy-38135539, ungefär 600 miljoner år efter big bang. De ljusblå fälten har redan blivit genomskinliga. I de röda stråken pågår fortfarande kampen mot den ljusabsorberande vätgasdimman. Bild: ESO

Universums äldsta ljus

Europeiska astronomer har lyckats se den mest avlägsna galaxen hittills – vars ljusstrålar bidrog till att skingra universums mörker.

Den nyupptäckta galaxens ljus härstammar från universums allra mörkaste tid, 600 miljoner år efter big bang – en tid då de flesta ljusstrålar stoppades av kall vätgas som fyllde rymden. Så småningom började de första stjärnornas strålning spjälka vätgasens atomer och göra universum helt genomskinligt. Kampen mellan ljus och mörker pågick fram till ungefär 800 miljoner år efter big bang.

Galaxen lyser dock för svagt för att ensam ha kunnat råda bot på vätgasdimman. Därför tror astronomerna att det framför allt var dess än så länge oupptäckta grannar som hjälpte till att göra den omgivande rymden tillräckligt genomskinlig för att låta galaxens ljusstrålar färdas hela vägen till oss.

Den nyupptäckta galaxens ljus härstammar från universums allra mörkaste tid, 600 miljoner år efter big bang – en tid då de flesta ljusstrålar stoppades av kall vätgas som fyllde rymden.

Extrema experiment i jakt på nya teorier

Bokanmälan: Extrema experiment i jakt på nya teorier

Trots enorma framgångar står fysiker och astronomer i dag inför gåtor som kan te sig besvärligare än tidigare. All den synliga materia som fyller universum är bara en bråkdel av vad som verkar finnas där. Vad är resten för något? Dessutom fylls rymden av mörk energi som ingen riktigt har förstått sig på ännu. Inte heller big bang verkar vara det man länge har trott. I stället kan oändligt många big bang ha inträffat i ett oändligt multiversum.

Teorier råder det alltså ingen brist på, men det är experiment och observationer som får avgöra. Författaren har gett sig i väg för att söka upp de mest extrema experimenten som pågår runt om hela jordklotet. Han besöker många platser och talar med många forskare: vid sydpolen och Bajkalsjön, i Sydafrika och Kalifornien, överallt där det pågår jakt på mätdata som kan tolkas in i teorierna eller som kan bli frön till helt nya tankebyggen.

Trots enorma framgångar står fysiker och astronomer i dag inför gåtor som kan te sig besvärligare än tidigare.

Strängteorins böljande landskap

Strängteorins böljande landskap

En gång gav strängteorin hopp om att exakt kunna beskriva vår värld. Men den har utvecklats till att beskriva en ofantlig mångfald av världar med helt olika egenskaper. Det blir inte lätt att hitta hem.

Vad som verkligen intresserar mig är huruvida Gud hade något val vid världens skapande, skrev Albert Einstein. Han drömde om att hitta naturlagar som går att härleda ur enkla principer.

Var skedde big bang?

Var skedde big bang?

Fråga: Jag har tänkt att galaxerna i universum kanske rör sig bort från platsen för big bang. Kan man observera galaxernas riktning och därigenom dra slutsatser om var i rymden big bang ägde rum?

Jan Ivarson

Svar: Frågan om var i universum som big bang egentligen ägde rum har antagligen ett svar som förvånar – överallt! Så här förhåller det sig i så fall:

Många tycks föreställa sig universum som ett väldigt, ja kanske oändligt, rum där urexplosionen skedde på en särskild plats. Men det är långt ifrån den bild som de flesta kosmologer har. Själva big bang var, menar de, är ingen explosion av material ut i ett tomt omgivande rum. I stället är det själva rummet som vidgar sig, låt vara med en väldig fart, särskilt i början. Avstånden mellan galaxerna växer hela tiden, åt alla håll, därför att rummet bär galaxerna med sig när det vidgas.

Men nu tror vi också (fast vi inte säkert vet) att universum i dag är oändligt, och att det finns galaxer bortom galaxer bortom galaxer åt alla håll i oändlighet. Och om det är oändligt nu, så var det oändligt redan efter en sekund när det innehöll en 10 miljarder grader het gas, tät som vatten, alltså under själva big bang. Ja, universum kan ha varit oändligt redan efter någon miljarddels miljarddels miljarddels miljondels sekund från själva starten när all den materia som vi nu kan se, med miljardtals galaxer och miljardtals stjärnor i varje galax, rymdes inom en volym inte mycket större än en ärta.

I så fall är det meningslöst att fråga var centrumet fanns någonstans. Redan då var det ärta vid ärta vid ärta i oändlighet åt alla håll med supertät materia.

Nu är det inte säkert att det förhåller sig så. Kanske tar universum, eller i varje fall det galaxfyllda rummet, slut någonstans mycket långt bort. I så fall kunde kanske frågan vara intressant. Men vi ser inga tecken på att det förhåller sig på det viset. Och då följer vi rådet från den gamla 1300-talsfilosofen William Ockham, det som brukar kallas Ockhams rakkniv: vi ställer inte upp onödiga hypoteser utan försöker att göra teorin så enkel som möjligt. Och det oändliga universum som inte har någon särskild mitt blir faktiskt enklast, även om det är svårt att föreställa sig. Man får vänja sig.

Fråga: Jag har tänkt att galaxerna i universum kanske rör sig bort från platsen för big bang.

Återkoppling: Luddiga frågor ger luddiga svar

Era frågor om vad ”en varmt religiös människa” kan tro på i fråga om big bang och evolutionsteorin går inte att besvara på ett meningsfullt sätt, bland annat eftersom det finns alltför många vaga ord i dem. Vad är en ”varmt religiös” människa för något? En panteist, en som tror på transsubstantiationsläran eller en som vill införa sharialagar? Ordet ”varmt” ger en positiv konnotation åt ”religiös”, och frågan får därmed slagsida. Vidare: Vad är ”utan problem” i fråga 4? Har den som svarar ”ja” tänkt tillräckligt djupt på saken?

För drygt tio år sedan publicerade jag vid Enheten för medicinsk etik, Lunds universitet, en rapport med titeln I kalla siffror? Att studera attityder, värderingar och handlingsberedskap. Den visar hur man kan få de svar man önskar, bland annat genom att använda luddiga formuleringar. Jag förstår att F&F:s enkät inte har vetenskapliga anspråk, men eftersom oklart tänkande är en av vår tids stora faror borde en folkbildningstidskrift som F&F vara mer noggrann i sina formuleringar.

BIRGITTA FORSMAN

Svar:

Ja och nej

Vid opinionsundersökningar är det både metodens förbannelse och dess välsignelse att frågorna som ställs är knapphändiga och kräver snabba, rentav ogenomtänkta svar. Börjar man bena isär frågornas exakta lydelser kan nästan varje ord ifrågasättas. Människor är ju sällan entydigt för eller emot någonting, utan kan under olika omständigheter och efter att ha reflekterat en stund se både för- och nackdelar med etanolbilar, aborter eller sänkta inkomstskatter. Metodens fördel är å andra sidan att den fångar omedelbara reaktioner, vilka förhoppningsvis avspeglar djupt kända förhållningssätt. Studier av opinionsundersökningars pålitlighet visar att svarsfördelningarna blir i stort sett desamma om man tillfrågar intervjupersonerna flera månader senare.

När det gäller ordet ”varmt” stod det där för att den som svarar inte slentrianmässigt skulle kryssa i att religion och vetenskap går ihop. Men det hade nog varit bättre om vi skrivit ”djupt”. I båda fallen torde dock effekten ha gått i motsatt riktning mot den som Birgitta Forsman möjligen antyder, nämligen att färre snarare än fler markerar att evolution och big bang går bra ihop med att tro på Gud.

Birgitta Forsman har helt rätt i att frågornas lydelse kan påverka svaren. Till och med kan exakt samma fråga besvaras olika beroende på dess ”miljö”. Ett några år gammalt men belysande exempel gäller svenska folkets inställning till slutförvar i den egna kommunen av avfall från kärnkraftverk. Om man före en fråga om detta säger att hälften av all el i Sverige kommer från kärnkraftverk eller, alternativt, före frågan undrar om vi i Sverige bör ta hand om vårt eget avfall, så är det nära 60 procent som accepterar kärnavfall i egna kommunen. Men om man i stället först frågar ”Tror du att det finns någon risk för läckage från förvaring av högaktivt kärnavfall?” är det endast runt 35 procent som accepterar kärnavfall i egna kommunen. Mycket olika svar på precis samma fråga!

Alla opinionsundersökningar måste därför läsas kritiskt, och givetvis gäller det även F&F frågar dig, som ju inte heller bygger på ett representativt urval av den svenska allmänheten utan på dem som har uppmärksammat frågan och valt att svara.

BJÖRN FJÆSTAD

Era frågor om vad ”en varmt religiös människa” kan tro på i fråga om big bang och evolutionsteorin går inte att besvara på ett meningsfullt sätt, bland annat eftersom det finns alltför många vaga ord

Fantasier vid fysikens gräns

Michio Kaku, professor i fysik i New York. Enligt honom är det mesta i science fiction möjligt.

Fantasier vid fysikens gräns

Det som är science fiction i dag kan vara fullt tänkbart i fysikens värld i morgon. Men mest lockande är nog drömmen om det godas seger över det onda.

Framtiden går inte att förutsäga, det är helt säkert enligt den amerikanska fysikern Michio Kaku.

Herschel på väg. I augusti når de båda satelliterna sina tilltänkta banor runt den så kallade andra Lagrangepunkten. Där tar jordens och solens gravitationskrafter ut varandra, 1,5 miljoner kilometer bort från oss. Bild: ESA

Kosmiska hemligheter i nytt ljus

Två europeiska rymdteleskop, Herschel och Planck, är nu på väg att avslöja vad som döljs i universums mörkaste, kallaste och äldsta vrår.

Herschelteleskopet är ett gigantiskt öga, störst i rymden hittills. Det spanar ut i infrarött ljus och kan till exempel avslöja ofödda stjärnor inuti enorma moln av gas och stoft i rymden.

– Inte alla moln ger upphov till stjärnor, berättar Göran Pilbratt. I nästan 20 år har han varit vetenskapligt ansvarig för Herschelsatellitens tillblivelse, alltsedan han flyttade från Chalmers i Göteborg till jobbet vid Europeiska rymdstyrelsen, ESA, i Noordwijk i Nederländerna. Nu är satelliten på väg mot sin bana, och 1500 astronomer har redan fått tilldelat tid för att forska med hjälp av hans 3,5 meter stora rymdöga. Bland många möjliga upptäckter väljer Göran Pilbratt en.

– Jag skulle väldigt gärna vilja veta vad som triggar i gång stjärnbildning. Vi vet att i vissa moln händer precis ingenting, medan andra formligen kokar av våldsamma skapelseprocesser.

Den 14 maj lyftes Herschel upp tillsammans med Plancksatelliten från Kourou i franska Guyana. Med bara två minuters mellanrum skildes de från bärraketen, en knapp halvtimme efter starten. Planck ska mäta de extremt små temperaturvariationerna på bara en del på miljonen som finns i universums bakgrundsstrålning. Strålningen är en relik från universums födelse, den skapades 380 000 år efter big bang.

Herschelteleskopet är ett gigantiskt öga, störst i rymden hittills. Det spanar ut i infrarött ljus och kan till exempel avslöja ofödda stjärnor inuti enorma moln av gas och stoft i rymden.

Annons
Subscribe to big bang