Då och nu
Universum
Utseende
Den genomsnittliga tätheten i universum är 0,000 000 000 000 000 000 000 000 001 kg/m3, vilket motsvarar en tusendels gram per jordvolym. Universum består alltså av ett enormt vakuum, d.v.s. absolut ingenting. I detta vakuum finns allt det skapade: all materia och all energi som någonsin funnits och som alltid kommer att finnas, alla naturlagar, allt rum och all tid.
P.g.a. dragningskraften samlas materian i galaxer, som i sin tur samlas i galaxhopar, som i sin tur samlas i superhopar. Det finns ca 400 miljarder galaxer som vardera innehåller minst 100 miljarder stjärnor. Det blir åtminstone 3×10^23 (300 triljarder eller 300 000 000 000 000 000 000 000 stycken) stjärnor i det observerbara universumet. Det är ungefär lika många som antalet celler i samtliga idag existerande människor.
Universums ämnesförhållanden:
| Väte | Helium | Syre | Kol | Övriga |
| 10 000 | 1 000 | 6 | 1 | mindre än 1 |
Form
Formen på universum vet man inte, inte heller om den har ett slut eller är oändlig. Formen kan vara platt eller rund, och plan eller krökt. I ett krökt universum kommer en ljusstråle slutligen tillbaka till utgångspunkten, medan en ljusstråle i ett plant universum färdas i en rät linje i evighet. Mycket tyder på att universum åtminstone är plant.
Storlek
Universum är så stort att du inte ens i din mest hätska fantasi kan föreställa dig hur enormt det är.
Det ljus som når oss idag från de mest avlägsna objekten sändes ut vid tidens begynnelse för 13,7 miljarder år sedan. Det synliga universum har alltså en radie på 13,7 miljarder ljusår. Men universum är faktiskt mycket större än så.
Enligt inflationsteorin, som stämmer väl överens med observationer och andra hypoteser, expanderade universum under någon bråkdels sekund efter den stora smällen snabbare än ljuset. Galaxer i universums absoluta utkant befinner sig så långt bort från varandra att de aldrig har kunnat befinna sig inom synhåll från varandra. Därför beräknas universum storlek vara hela 93 miljarder ljusår, vilket innebär att avståndet från oss till rummets yttersta gräns är 46,5 miljarder ljusår. Vi kan se 13,7 miljarder ljusår bort, knappt en tredjedel av den sträckan, och har alltså ingen möjlighet att se större delen av universum.
Om du tittar på en galax som ligger 1 miljard ljusår bort ser du hur galaxen såg ut där den befann sig för 1 miljard år sedan.
Universum expanderar
På 1930-talet upptäckte man att universum accelererar, att galaxer avlägsnar sig med större fart ju längre bort de är. En galax dubbelt så långt bort avlägsnar sig också dubbelt så fort. Vår närmaste galax, Andromedagalaxen som ligger 2,7 miljoner ljusår bort och är synlig för blotta ögat från jorden, avlägsnar sig med 300 km/sek. Den mest avlägsna galaxen man sett ligger mer än en miljard ljusår bort och avlägsnar sig med 48 000 km/sek, vilket är 16 % av ljusfarten.
Dopplereffekten
Rödaktiga stjärnor på natthimlen avlägsnar sig från jorden snabbare än andra stjärnor. Ljuset de sänder ut blir utdraget vilket gör så att våglängden ökar. Denna effekt kallas för dopplereffekten, eller rödförskjutning. Elektromagnetiska ljusvågor med lång frekvens uppfattas som rött i våra ögon, medan vågor med kort frekvens uppfattas som blått.
Att alla andra galaxer färdas bort från jorden innebär inte att vår galax är universums mittpunkt varifrån all materia spridit sig, man upplever samma fenomen från varje annan galax i universum. Tänk dig universum som en stor jäsande deg fylld med russin. När degen jäser och blir större följer de inbakade russinen med inuti degen. Följden blir att avstånden mellan alla russin ökar och att varje enskilt russin upplever att de andra russinen avlägsnar sig. Ett annat exempel är att rita en massa prickar på en ballong och sedan blåsa upp den. Galaxerna har alltså ingen egen inneboende fart utan följer bara med i universums utvidgning. När rummet vidgas fylls det av mer och mer mellanliggande tomrum. När man pratar rödförskjutningseffekten är det därför egentligen fel att säga att ljusvågorna från en avlägsen stjärna blir längre pga. att stjärnan färdas bort från oss, när det egentligen beror på att ljusvågorna sträcks ut i takt med det mellanliggande rummets expansion.
Galaxerna själva töjs däremot inte ut och blir större i samband med universums utvidgning, och det beror på den dragningskraft materian inuti dem utövar på varandra. Av samma anledning blir inte jorden större och tyvärr inte heller din bostad.
|
Exempel på dopplereffekt: Jesus står på vattnet mitt i en flod. Eva står på den ena stranden, Adam på den andra. Jesus plaskar i vattnet med ena foten, en gång i sekunden, och skapar på så sätt en vågrörelse. Om Jesus står helt stilla sprids vågorna med ca 1 meters mellanrum åt alla håll. Vågorna slår alltså mot båda stränderna med en meters mellanrum. Nu börjar Jesus sväva mot stranden där Eva står. Han svävar med en hastighet av ½ meter per sekund, allt medan han fortsätter att plaska med ena foten i vattnet en gång i sekunden. Eva ser nu hur vågorna som Jesus alstrar slår mot stranden med kortare mellanrum än tidigare, medan Adam ser hur samma vågor slår med längre mellanrum mot sin strand. Detta beror på att Jesus har närmat sig, alternativt avlägsnat sig, från föregående plaskvåg när han skapar nästa våg. |
Ljudvågor fungerar på samma sätt. De trycks ihop eller dras ut beroende på om ljudkällan är på väg mot eller ifrån dig och ändrar därigenom frekvens. Stå vid en motorväg och lyssna på billjuden så märker du. Effekten blir mer märkbar vid höga hastigheter (formel-1-bilar) och långa avstånd.
Rödförskjutningen är ett viktigt fenomen i teorin om den stora smällen. Eftersom alla galaxer i morgon kommer vara längre ifrån varandra och att de igår var närmare varandra betyder att all materia någon gång i begynnelsen har varit tätt samlad.
Den kosmiska bakgrundsstrålningen
Från att ljusvågorna vid skapelsen var en tusendels millimeter har våglängden under 13,7 miljarder år sträckts ut och är idag tusen gånger längre. Ungefär en millimeter långa tillhör de nu radiovågorna. Dessa mikrovågor färdas genom rymden och är en av anledningarna till störningarna som du upplever i TV- och radiosändningar. Vill du lyssna på den stora smällen när universum föddes kan du bara ställa radiomottagaren mellan två stationer och lyssna på bruset. Den mesta störningen åstadkoms av störningskällor i radions närhet och från vår egen atmosfär, men ungefär en halv procent av knastret är rester av den stora smällen. Varje kvadratmeter har 400 miljoner fotoner från den stora smällen, så en liten del av den värme som träffar dig utomhus är alltså värmen från universums födelse för 13,7 miljarder år sedan.
Vi kan inte längre se dessa mikrovågor som annars skulle lysa i ett svagt sken, men vi kan lyssna på dem. När man under 1990-talet kartlade bakgrundsstrålning med modern utrustning och utan störningar lyckades fånga vågorna från universums absoluta utkant, upptäckte man att mängden strålning från den stora smällen är densamma från alla riktningar. Därför antar man att bakgrundsstrålningen är densamma var än man skulle befinna sig i universum.
Du är universums mittpunkt
Bakgrundsstrålningen och galaxernas rödförskjutning visar att universum har egenskapen att vara isotropt, d.v.s. var helst du befinner dig ter sig universums egenskaper förhålla sig lika i alla riktningar. Detta innebär i sin tur att var helst i universum du befinner dig så är du alltid mitt i centrum av universum.