Universets udvikling – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

28. januar 2010

Universets udvikling

Hej Spørg om Fysik 

I er sikkert vant dumme spørgsmål, så jeg håber I kan leve med et mere:
Jeg har lært, at universet udvider sig og at udvidelsen stiger med afstanden. De fjerneste objekter fjerner sig hurtigst, hvilket efterlader mig med det indtryk, at universets udvidelse accelererer.

På den anden side ser vi jo tilbage i tiden, når vi betragter fjerne objekter. Betyder det så ikke, at de "flugthastigheder", man måler i dag, er gamle? Er den udvidelse, man kan iagttage i dag, således ikke en gammel udvidelse? En udvidelse, der teoretisk kan være ophørt?

Med venlig hilsen
B B

For at kunne vurdere bevægelserne i universet, er vi nødt til at kende afstandene til de ting, vi ser. Når man ser ud i universet er der lys-timer i solens plantesystem, dvs. vi ser næsten tingene samtidigt med at de sker (nogenlunde lige så godt som TV-nyhederne bortset fra de yderste dele af solsystemet). Helt anderledes, når vi vender blikket imod stjernerne.

En af de nærmeste stjerne ( α Centauri) er over 4 lysår væk, dvs. det vi ser, er forholdene for 4 år siden. Der kan vi nogenlunde følge med alligevel. Vi kender afstanden, fordi vi kan måle den ved parallakse, dvs. man finder retningen til stjernen i forhold til baggrundsstjerner, som er langt væk, med ½ års mellemrum, når jorden er i hver sin ende af jordbanen. Ud fra de målte vinkler kan man udregne afstanden, akkurat som vores øjne kan give os en vurdering af afstanden ud fra de to billeder. Sådan kan man måle op til ca. 300 lysår ud.

Længere væk kan man se på stjernespektrene og lysstyrken og derved få et mål for afstanden. Her er interstellar absorption (støv og atomer i rummet) et problem især på store afstande. Så er der en række stjerner, hvor lysstyrken svinger på kendt måde enten med en bestemt periode eller som et engangsfænomen (supernovaer), hvor man ved noget om ændringen i lysstyrken, og kan bruge det til bestemmelse af afstande. Jo længere man kommer væk, des vanskeligere er det. Vi har kun rigtigt kunne forøge vor viden på dette område i ca. 30 år, først omkring 1998 er det blevet muligt at måle udvidelseshastigheden et par Giga år (1 Går = 109 år) tilbage i tiden.

Man skal desuden have målt hastigheden objekterne bevæger sig med. For det der hedder radialhastigheden, gøres det ved at måle flytningen af spektrallinjerne (dopplereffekten), det for galakser kaldes rødforskydningen, som viser hvor hurtigt fjerne galakser bevæger sig væk fra os (evt. imod os).

Da lysets fart er endelig (c = 2,997 924 58 * 108 m/s) er det klart, at når man kommer langt væk har lyset været længe undervejs. Det betyder, at det univers vi ser på, ikke er et foto af en bestemt situation i et bestemt øjeblik af universets historie, men at nogen af stjernerne ser ud, som de var for 13 milliarder år siden, andre for eksempel stjernerne i Andromeda galaksen (vor nabo) er kun forsinket ca. 1,5 millioner år. 

Da man fik målt tilstrækkelig mange og nøjagtige hastigheder og afstande blev det overraskende klart, at udvidelsen de sidste par år er gået hurtigere og hurtigere.

Andromedagalaksen

I de kommende år vil det være muligt at måle afstande længere ud i rummet endnu mere præcist, og vi vil kunne komme længere tilbage i tiden med vore målinger. Derved vil man kunne kortlægge, hvor hurtigt udvidelsen gik i universets tidlige historie. Forsinkelsen på grund af lyshastigheden betyder jo altså nemlig, at vi ikke kan få et øjebliksbillede af forholdene, som de er i dette øjeblik, men til gengæld er næsten hele universets historie oplagret i de informationer, der ligger i det lys, vi kan se (i den første tid efter Big Bang var det daværende univers ikke gennemtrængeligt for lys, så det kan vi ikke se).

Det er klart, at stjerner og galakser vi ser langt væk i dag (hvis vi kunne se dem, som de er lige nu fra en kort afstand), kan være væk. Det vil med sikkerhed være tilfældet for mange stjerner, som ikke har en levetid, som er så lang som 13 Går (Solen er midt i sit liv, og har lidt over 4 Går tilbage).

Se også http://www.nbi.ku.dk/spoerg_om_fysik/astrofysik/abslys/ HR diagrammet er sådan indrettet at en stjerne i løbet af en periode bevæger sig rundt i diagrammet og lander et bestemt sted afhængig af især størrelse.

Med venlig hilsen
Kristian Pedersen
Malte Olsen