Information » Akademiet » Stiftelsesfester

Festforelæsning:
Rummets arkitektur ved Akademiets Stiftelsesfest 25. marts 2010

Af Anja C. Andersen, lektor PhD, Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet.

Det er en stor ære at få lov til at tale her i aften ved Akademiets Stiftelsesfest. Det har været en fornøjelse at læse lidt om Akademiets historie og finde ud af, at i 1888 blev kunstskolen for kvinder oprettet. I 1906 fik kvinder forsøgsvis adgang til dekorationsskolen, og i 1908 blev kvindeskolen optaget i Akademiet.

Undervsiningen var fra da af fælles for mandlige og kvindelige elever undtagen i de klasser, hvor der arbejdes efter nøgenmodel. Men fra 1924 er kvinder og mænd blevet betragtet som lige kompetente mht. at opnå en uddannelse inden for de skønne kunster. Det står lidt i kontrast til f.eks. Videnskabernes Selskab, der blev oprettet nogenlunde samtidig på foranledning af  Kong Christian VI, som også tog initiativ til Maler- og Tegne-Akademi i København - grundstenen til Akademiet. 

I Videnskabernes Selskab blev den første kvinde indvalgt i 1968, hun hed Eli Fischer-Jørgenssen og døde her i februar 99 år gammel. Eli var professor i lingvistik ved Københavns Universitet. Det skal dog lige nævnes for fuldstændighedens skyld, at Marie Curie blev indvalgt som udenlandsk medlem i 1920. 

Der er dog to iøjenfaldende lighedspunkter mellem Akademiet og Videnskabernes Selskab her i 2010. Begge har en kvindelig præsident, samtidig med at medlemsskaren i overraskende grad er præget af mangel på kvinder!

Men det er rummets arkitektur, jeg har den fornøjelse at fortælle jer om her i aften. At være astronom er en konstant kamp mellem at få et fuldstændigt tre-dimensionalt billede af et Univers, der ser to-dimensionalt ud. Jeg forestiller mig, at denne udfordring mellem to og tre-dimensioner er noget, som også udfordre de fleste af jer dagligt? 

Udfordringen for astronomer er at når vi står og ser op på nattehimlen, så ser det hele to-dimesionalt ud selv om det er tre-dimenaionalt. For på nattehimlen ser tingene ud til at være spændt op på en kuppel. Det kan derfor være svært at afgøre, om det vi ser er en svag stjerne, der er tæt på eller en klar stjerne, der er langt væk, da de godt kan se lige lysstærke ud. 

For at få en fornemmelse af den rumlige fordeling af stjernerne bliver vi derfor nødt til at kende afstanden til dem. At bestemme afstande i universet er en af de helt store udfordringer for astronomer. Disciplinen i at bestemme afstanden til stjernerne med stor præcision, begyndte allerede i 1572 på den dengang danske ø Hven. Her observerede Tycho Brahe  så en ny stjerne på himlen og dermed indså, at stjerneverden ikke var uforanderlig som hidtil antaget. På trods af at Tycho Brahe sad nat efter nat, indsmurt i sælfedt for at holde varmen, så var hans målinger ikke nøjagtige nok til, at han præcist kunne bestemme, hvor langt borte de enkelte stjerner var. Dette på trods af at Tycho Brahe havde nogle af verdens mest præcise astronomiske instrumenter. Dengang var der nemlig ingen smalle steder, når det drejede sig om at finansiere forskning, så Tycho Brahe alene modtog 1% af landets BNP til sin forskning. Så når det i dag påstås, at vi bruger flere penge på forskning end nogensinde, er det en sandhed med modifikationer, for vi er i dag kun ved at være i nærheden af 1% BNP til samtlige forskningsfelter i Danmark!.

I dag kender vi afstanden til de nærmeste hundrede tusinder stjerner med meget stor præcision takket være satellitten Hipparcos. Når Gaia satellitten bliver sendt op i 2012, vil vi få bestemt afstande til de nærmeste en milliard stjerner. Det lyder svimlende, men det er sådan at Solen og alle de nærmeste stjerner vi kan se befinder sig i vores galakse Mælkevejen og vi skønner, at Mælkevejen indeholder omkring 200 milliarder stjerner . Men selv om en milliard ud af 200 måske ikke lyder imponerende, så regner vi med, at det er rigelig til at give os et detaljeret billede af den galakse, som Solen og Jorden er en del af. 

Lige siden de gamle grækere har mennesker spekuleret over, hvilken betydning det har, at nattehimlen er kendetegnet ved et svagt lysende bånd, der fører fra den ene horisont til den anden. Dette lysende bånd er en del af vores galakse, Mælkevejen, og består af hundrede tusinder af stjerner. Alle disse stjerner ligger sammen i rummet i en flad skiveformet struktur, og vores egen stjerne, Solen, er en del af denne struktur og befinder sig lidt ude i kanten af skiven. Det betyder, at når vi ser mod det lysende bånd, Mælkevejen udgør, ser vi ind i den skive af stjerner, vi selv ligger i. Mælkevejen består af rundt regnet 200 milliarder stjerner, men fordi vi befinder os i udkanten af Mælkevejen, kan vi ikke se dem alle. Befinder man sig på den sydlige halvkugle, fx i Australien, så ser man op i den del af Mælkevejen, som udgør dens centrum. Her fra Danmark ser vi ud mod Mælkevejens udkant

Hvis man vil observere stjerner, kan man med stor fordel observere dem fra et observatorium på den sydlige halvkugle, da man derfra kan se flere af de stjerner, som befinder sig i Mælkevejen. Men vil man observere andre galakser, fx den nærmeste spiralgalakse, Andromeda-galaksen, kan man med fordel observere fra observatorier på den nordlige halvkugle. For når vi ser ud mod udkanten af Mælkevejen, er der ikke så mange af stjernerne fra Mælkevejen, som ligger ”i vejen” for, at vi kan få øje på fjerne galakser. Så når astronomer gerne vil have observatorier på både den nordlige og sydlige halvkugle, er det ikke et udslag af grådighed, men fordi vi gerne vil observere både centrum af vores egen galakse, Mælkevejen, og andre galakser.

Når man ser ind mod Mælkevejens centrum, er stjernetætheden så høj, at stjernerne ”skygger” for de stjerner, der ligger på den anden side af centrum – altså i den anden ende af den skive, også Solen ligger i. Det er således ikke muligt, med de observationsmetoder vi har i dag at sige noget om, hvad der ligger på den anden side af Mælkevejens centrum. Jeg er derfor overbevist om, at vi vil have langt bedre styr på selv de fjerneste galakser, inden vi med sikkerhed ved, hvad der befinder sig i den fjerneste ende af Mælkevejen.

En galakse er således en enorm samling af stjerner, der er bundet til hinanden ved den indbyrdes tyngdekraft. Der kan være fra 100 millioner til flere hundrede milliarder stjerner i en galakse, og hovedparten af Universets synlige masse er koncentreret i galakser. Det kan umiddelbart undre, hvorfor stjernerne ligger i sådanne strukturer og ikke bare er jævnt fordelt over hele Universet

Alle de stjerner vi ser på himlen er medlem af vores egen galakse, Mælkevejen. De roterer ligesom Solen (med hele Solsystemet) rundt om Mælkevejens centrum. Solen bruger 220 millioner år på en tur rundt, men hver stjerne bevæger sig i sin egen bane rundt om Mælkevejens centrum. Hvor lang tid en tur rundt vil tage, afhænger af stjernens afstand til Mælkevejens centrum. Jo længere væk, jo længere tid tager det for den pågældende stjerne at komme én gang rundt i galaksen.

Om Mælkevejen ser ud som Andromedagalaksen ved vi ikke, fordi vi har svært ved at observere hele Mælkevejen, da vi selv er en del af den. Det svarer til at sidde midt i en skov og så forsøge at beskrive, hvordan skoven ville se ud, hvis man kunne se den ovenfra. Man kan have svært ved at danne sig et overblik, fordi man ”ikke kan se skoven for bare træer”. Derfor er det ikke helt enkelt for astronomer at finde ud af, om Mælkevejen er som andre galakser.

De galakser vi kan observere ligger ikke tilfældigt fordelt i Universet. Når vi kigger i bestemte retninger, er der flere galakser, end hvis vi kigger i andre retninger. Det skyldes, at galakserne klumper sig sammen i hobe, svarende til at stjernerne klumper sig sammen i galakser. Ligesom stjernerne i en galakse holdes sammen af den indbyrdes gravitation/tyngdekraft, holdes også galakserne i en hob sammen af gravitationen. Man skelner mellem rige og fattige hobe alt efter, hvor mange galakser hoben indeholder. Mælkevejen og Andromeda er begge medlemmer af den lokale hob. Der er ca. 30 andre galakser i vores lokale hob, så det er en fattig hob. Mælkevejen og Andromeda er langt de største galakser i den lokale hob. De Magellanske Skyer – der er to små dværggalakser, der kan ses på den sydlige stjernehimmel - tilhører også den lokale hob.

Den galaksehob, der ligger nærmest på vores lokale hob, er Virgohoben. Den kan ses i stjernebilledet Jomfruen. Det er en rig hob med mere end 2000 galaksemedlemmer. På nattehimlen fylder Virgohoben omkring ti gange så meget som fuldmånen. Hoben befinder sig godt og vel 50 millioner lysår væk og har en diameter på omkring ni millioner lysår. I midten af hoben findes tre kæmpe elliptiske galakser, der hver vejer lige så meget som alle galakserne i vores lokale hob tilsammen. Hver galakse i en hob eksisterer som et selvstændigt (men ikke nødvendigvis uafhængigt) stjernesystem, hvor stjernerne er holdt sammen af deres gensidige tyngdekraft. Der findes to hovedkategorier af galakser i Universet – spiralgalakser som Andromedagalaksen og elliptiske galakser.

Elliptiske galakser har ikke en skive- og spiralstruktur som spiralgalakserne, og på et billede viser de sig som elliptiske tågede pletter af lys. I modsætning til spiralgalakserne indeholder de meget lidt støv og gas. Der er stor forskel på, hvor mange stjerner der er i en elliptisk galakse. De største gigantiske elliptiske galakser har masser, op til 1000 milliarder solmasser, og de mindste har kun omkring en million stjerner, som ligner store kuglehobe. Af de 1000 mest lysklare galakser på himlen er 75 % spiralgalakser, 20 % er elliptiske, og 5 % er irregulære. Irregulære galakser dækker over dem, som hverken ser ud til at være spiralgalakser som Andromedagalaksen eller elliptiske galakser. Hvad så med Mælkevejen, er det en spiralgalakse, som de fleste andre galakser eller en elliptisk galakse? Baseret på observationer, som tyder på, at Mælkevejen er en flad skive, og at der findes forholdsvis store mængder af gas- og støvskyer – interstellare skyer – peger det mest i retning af, at Mælkevejen må være en spiralgalakse. Mælkevejen er således formentlig, som galakser er flest.

Man skelner også mellem regulære og irregulære hobe. Med det mener man, om galakserne er pænt symmetrisk fordelt rundt om centrum eller mere tilfældigt fordelt. Vores lokale galaksehob og Virgohoben er begge irregulære hobe. Den nærmeste rige og regulære hob er Comahoben. Den ligger i stjernebilledet Berenices hår.

Mellem galaksehobene er der et finurligt filigranlignende system af store tomme områder og tråde/plader af lysende galakser. Universet ser dermed ud til at have en indre arkitektur, der minder om en svamp, hvor galakserne ligger fordelt omkring nogle store tomme områder. Galaksehobene befinder sig der, hvor flere tråde/plader mødes.

At bestemme rummets helt præcise arkitektur byder på to meget store udfordringer. For det første så befinder vi os selv et sted midt i strukturen og har derfor svært ved at få det fulde overblik, for det andet så er det sådan, at når vi ser på fjerne galakser, så ser vi tilbage i tiden

Grunden til at vi ser tilbage i tiden skyldes at lys bruger tid på at rejse gennem rummet.  Det betyder at når vi ser lyset fra en fjern galakse, ser vi et billede af galaksen, som den så ud for millioner eller milliarder af år siden. I princippet kan vi ikke vide, hvordan galaksen tager sig ud i dag. I praksis kan vi, ved at se på galakser til forskellige tider, opstille modeller for, hvordan galakser udvikler sig og dermed forudsige, hvordan vi forventer at den pågældende galakse vil se ud i dag. 

Det at vi ser galakser som har meget forskellig alder - selv om vi forestiller os at de alle er skabt på samme tidspunkt efter Big Bang, byder på den udfordring, at når vi forsøger at bestemme universets arkitektur i dag, så skal vi opstille billedet ud fra en række observationer, som er en slags stillbilleder til forskellige tider.

En meget konkret måde at komme ind i de forskellige muligheder for universets struktur er at se på Elisabeth Toubros store installationer. Hun har her til aften modtaget Thorvaldsen Medaillen. Jeg syntes f.eks., at hendes ”By-fractal” taler meget til min 3-dimentionelle forestilling om, hvordan Universet kan være opbygget når jeg står ude de mørke nætter og kæmper med, at det hele ser 2-dimentionelt ud.

Tak for ordet!