Från big bang till andra solsystem

Ljus från galaxer blir rödare

Vi vill följa universums historia, från big bang till planeter runt andra stjärnor. Det börjar med ljuset från avlägsna galaxer. Titta på bilden. Överst ser du mörka linjer i ljuset från en gas i labbet. Under ser du samma linjer i ljuset från en galax, men flyttade mot rött. Det kallas rödförskjutning och visar att galaxen rör sig bort från oss.

Universum expanderar

Länge trodde man att universum var oföränderligt och alltid lika stort. År 1929 visade Edwin Hubble med mätningar att galaxer som ligger längre bort rör sig bort från oss snabbare. Mätningarna passade inte den gamla modellen, så den byttes mot en modell där universum expanderar. Det är rymden själv som växer. Titta på bilden och byt hemgalax med knapparna. Från varje galax ser det ut som om alla andra rör sig bort.

Big bang

Om universum växer var allt närmare varandra förr. Räknar man baklänges var allt i universum mycket tätt och hett för ungefär 13,8 miljarder år sedan. Det kallas big bang. Titta på bilden, där bandet blir bredare eftersom universum har expanderat sedan dess. Big bang gav nästan bara de lättaste grundämnena: väte, helium och lite litium. Stjärnor, galaxer och till sist solen och jorden kom långt senare.

Ett ljusår är en sträcka

Avstånden i rymden är så stora att vi mäter dem i ljusår. Ett ljusår är sträckan ljuset färdas på ett år, cirka 9,5 biljoner km. Det låter som en tid, men ett ljusår är alltså en sträcka. Titta på bilden. Proxima Centauri är den närmaste stjärnan efter solen och ligger 4,2 ljusår bort.

Vi ser bakåt i tiden

Ljuset behöver tid för att nå oss. Därför ser vi en stjärna som den såg ut när ljuset lämnade den. Ljuset vi ser från Proxima Centauri lämnade den för 4,2 år sedan. Tryck på de två stjärnorna i bilden och jämför. Ljus från avlägsna galaxer visar på samma sätt hur de såg ut för mycket länge sedan.

Grundämnen bildas i stjärnor

Tyngre grundämnen som kol och syre bildas när atomkärnor slås ihop inne i stjärnor. Titta på den stora stjärnan i bilden och tryck på Spela livet. När en stor stjärna dör i en supernova sprids ämnena ut i rymden. Ur gasen bildas sedan nya stjärnor och planeter. Kolet och syret i din kropp har alltså en gång bildats i en stjärna.

Solen bland miljarder stjärnor

Solen är en stjärna, och jorden och de andra planeterna kretsar runt den. Solen är en av hundratals miljarder stjärnor i vår galax, Vintergatan. Vintergatan är i sin tur en av många galaxer. Tryck på knapparna i bilden och zooma ut steg för steg.

Planeter runt andra stjärnor

Planeter som kretsar runt andra stjärnor än solen kallas exoplaneter. Titta på bilden, där en planet passerar framför sin stjärna. Planeten skymmer en liten del av stjärnan. Då blir stjärnans ljus lite svagare en kort stund, och kurvan gör en dipp. Så upptäcks de flesta exoplaneter.

Vad liv behöver

Liv som vi känner det kräver bland annat flytande vatten. Då behövs lagom avstånd till stjärnan. Tryck på Nära, Lagom och Långt bort i bilden. Planeten behöver också en atmosfär som håller kvar lagom mycket värme. Välj Lagom och tryck på Atmosfär för att se vad som händer utan den.

Sammanfattning

Ljuset från avlägsna galaxer är förskjutet mot rött, rödförskjutning. Det visar att galaxerna rör sig bort från oss, och ju längre bort en galax är, desto snabbare. Det är rymden själv som växer: universum expanderar. Räknar man baklänges var allt i universum mycket tätt och hett för ungefär 13,8 miljarder år sedan. Det kallas big bang. Ljus från avlägsna galaxer visar hur de såg ut för länge sedan, eftersom ljuset behövt tid för att nå oss.

Länge trodde man att universum var oföränderligt, alltid lika stort. År 1929 visade Edwin Hubble med mätningar att galaxer som ligger längre bort rör sig bort från oss snabbare. Mätningarna passade inte den gamla modellen. Därför byttes den mot en modell där universum expanderar. Så ändras en förklaringsmodell i fysiken: nya mätningar prövar den, och den byts när den inte stämmer.

Big bang gav nästan bara de lättaste grundämnena: väte, helium och lite litium. Tyngre grundämnen som kol och syre bildas när atomkärnor slås ihop inne i stjärnor. När en stor stjärna dör i en supernova sprids ämnena ut i rymden. Ur gasen bildas nya stjärnor och planeter. Kolet och syret i din kropp har alltså en gång bildats i en stjärna.

Solen är en stjärna bland hundratals miljarder i Vintergatan, och Vintergatan är en av många galaxer. Planeter runt andra stjärnor, exoplaneter, upptäcks när stjärnans ljus blir lite svagare i takt med att planeten passerar framför den. Liv som vi känner det kräver bland annat flytande vatten. Då behövs lagom avstånd till stjärnan, men också en atmosfär som håller kvar lagom mycket värme.

Ett ljusår är sträckan ljuset färdas på ett år, cirka 9,5 biljoner km. Närmaste stjärnan efter solen, Proxima Centauri, ligger 4,2 ljusår bort: ljuset vi ser lämnade den för 4,2 år sedan.

Vanliga missförstånd

• Många tror: Stjärnornas vandring över natthimlen visar universums rörelse.

  Men stjärnorna ser ut att vandra för att jorden snurrar runt sin axel. Universums expansion syns i stället som rödförskjutning i ljuset från avlägsna galaxer.

• Många tror: Exoplaneter syns direkt i en kikare.

  Men exoplaneter är små och ljussvaga bredvid sin stjärna. De flesta upptäcks när stjärnans ljus blir lite svagare i takt med att planeten passerar framför den.

• Många tror: Universum är oföränderligt och alltid lika stort.

  Men Hubbles mätningar 1929 visade att galaxer längre bort rör sig bort från oss snabbare. Universum expanderar, och för cirka 13,8 miljarder år sedan var allt tätt och hett.

Källor

1. Universe, NASA Science
2. Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters (universums ålder), Planck Collaboration, arXiv:1807.06209
3. Ljusår (cirka 9,46 biljoner km), Nationalencyklopedin
4. Proxima Centauri (4,24 ljusår), Nationalencyklopedin
5. What's a transit? (passagemetoden), NASA Science
6. The Habitable Zone (beboeliga zonen), NASA Science
7. Rödförskjutning, Wikipedia på svenska
8. Big Bang, Wikipedia på svenska
9. 26.5 The Expanding Universe (Hubbles samband mellan avstånd och hastighet, från hans artikel 1929), OpenStax Astronomy 2e
10. Jupiter Fact Sheet (5,2 gånger jordens avstånd från solen), NASA
11. Stellar nucleosynthesis (big bang gav väte, helium och litium; kol och syre bildas i stjärnor), Wikipedia (engelska)
12. Kursplan i fysik, Lgr22, Skolverket