Alt vi ikke vet om rommet

Vårt univers er fullt av merkelige saker som vi ikke helt forstår – her ser vi på noen av de underligste.

Det å stille spørsmål og løse problemer har vært drivkraften bak astronomien i tusenvis av år.  For hvert mysterium som blir avslørt, dukker det opp et nytt. I dag mener astronomene at de vet ganske mye om hvordan universet vårt virker. Det gjelder alt, fra stjernenes fødsel og død til galaksenes utvikling. Det er i hvert fall sikkert nok at vi vet mye mer i dag enn for bare hundre år siden. Likevel er det ennå mange løse tråder i veven, og nye kommer til hele tiden.

Noen av mysteriene har vi nettopp oppdaget. Ved første øyekast ser de ut til å bryte alle regler om hva som er fysisk mulig. Det kan vi ikke være sikre på før disse gåtene virkelig er løst, men ofte er løsningen på slike problemer et spørsmål om tid. Så snart vi finner merkverdigheter som «den umulige stjernen» SDSS J102915+172927 eller rektangelgalaksen LEDA 074886, kan forskerne samle sine krefter og et stort oppbud av observasjonsteknikker til å lære mer om saker og ting. Etter hvert kan de også forstå saker som ser ut til å bryte alle regler.

Andre oppdagelser krever mer tålmodighet. Nye bilder av saturnmånen Miranda kan fortelle mer om denne månens dramatiske historie. Det er dessverre lite aktuelt å sende en ny sonde dit med det første. Mange årtiers hodebry angående Solas korona må vente på sin løsning til det er utviklet nye teknikker som  kan hjelpe oss å studere den. 

Å utrede teorien om mørk materie som gjennomsyrer hele universet, er fremdeles litt av en oppgave.

Kanskje de aller mest spennende mysteriene vi kjenner til, er dem som liksom ramler helt uventet ned i hodet vårt. Det er slike som den mørke energien som får utvidelsen av universet til å gå stadig fortere. For tjue år siden ante ikke astronomene engang at det  fantes en slik gåte å løse. Likevel regnes mørk energi nå som et av de aller største mysteriene. Det er disse «gåtefulle gåtene» som morgendagens astrofysikere kommer til å løse. Kanskje det er deg?  

De ti mysteriene vi nå skal presentere, kommer uten tvil til å bli utforsket og forklart i framtiden. Dette vil hjelpe oss til å forstå mer – ikke bare av rommet, men også av vår plass i det.

En mystisk, mørk energi i universet

Det siste tiåret har astronomene prøvd å løse et mysterium som setter spørsmålstegn ved mye de tidligere tok for gitt. Først trodde de alle ting i hele universet var bygd opp av atomer som var satt sammen på forskjellige måter. Dette kan vi se, enten med vanlig lys eller annen stråling. Så fant de ut at det er noe som kalles mørk materie. Ikke fordi det er mørkt, men fordi vi ikke kan se det. Mørk materie slipper lyset tvers gjennom slik at du bare kan oppdage den via gravitasjonen den skaper.  

Sent på 1990-tallet fant derimot astronomene noe uventet: Universet utvider seg raskere og raskere. Ut fra teorien burde dette gå gradvis langsommere fordi gravitasjonen drar  all materie sammen.

Den foreløpige forklaringen på hvorfor universet utvider seg og ikke følger «våre universelle lover», er det forskerne kaller «mørk energi». Denne mystiske energien ser ut til å utgjøre – hold deg fast! – hele 70 prosent av hele universet. Ingen vet hva mørk energi egentlig er. Det aller mest overraskende, og også skremmende ved dette, er at det ser ut til å bli stadig mer mørk energi. Fram til for ca. 7,5 milliarder år siden gikk utvidelsen stadig langsommere, slik dagens naturlover sier at den skal. Gravitasjonen motvirket utvidelsen. Etter hvert økte mengden av mørk energi. Det ble mer og mer av ingenting, tomrom eller hva vi skal kalle det. På et tidspunkt overvant den mørke energien gravitasjonens bremsende innvirkning. Da skjøt utvidelsen igjen fart. Hvis den mørke energien fortsetter å øke, tror mange at universet vil ende i en «stor søndersplitting». Det vil bli så mye mørk energi at alle galakser, stjerner og til og med de enkelte atompartiklene rives i filler. Det er heldigvis mange milliarder år til dette skjer. Hvis det skjer. 

Firkantede galakser

Stjerner går alltid i ellipsebaner (avlange sirkler) rundt hverandre. Dette er styrt av gravitasjonen. Når det er veldig mange stjerner sammen, kan de snurre rundt som flate diskosliknende spiralskiver eller som en kule. Noe som snurrer rundt, kan ikke snurre i en firkant, og derfor er hjørnene til rektangelgalakser egentlig umulige. 

Allikevel har astronomene funnet flere galakser som minner om rektangler. En av disse er LEDA 074886 med kallenavnet «Den smaragdslipte galaksen». Den kan du se i stjernebildet Eridanus like ved Orions belte. Det store spørsmålet er om dette er en varig form, eller om den forandrer seg og ser slik ut akkurat nå.  Astronomer som har studert galaksen i det svære japanske teleskopet Subaru, mener at det siste er mest sannsynlig. De mener «Den smaragdslipte galaksen» er to galakser som smelter sammen, og at den nye galaksen vil få en rundere form etter hvert.   

Umulige stjerner

Av og til finner astronomene stjerner som ser ut til å bryte alle regler. Det er slike oppdagelser som får dem til å tenke nytt. I 2011 fant de Caffaustjernen som er ca. 4 000 lysår unna, i stjernebildet Løven. Du ser den under Karlsvogna. Manken til Løven ser ut som et speilvendt spørsmålstegn. 

Caffaustjernen er nesten like tung som Sola, men  består nesten bare av hydrogen og helium. Det er de to letteste grunnstoffene vi har.       

En slik «luftig stjerne» må ha blitt til for mer enn 13 milliarder år siden. Problemet er bare at dersom de forklaringene vi hittil har trodd på, er riktige, skulle ikke slike stjerner ha eksistert. Det er som å legge en badeball i trampolinen. Den vil ikke synke noe særlig ned i duken og har derfor veldig lite gravitasjon. For å få sterk nok gravitasjon til å få stoffet til å gå sammen til en stjerne, må en «før-stjernesky» inneholde enten store mengder tungmetaller eller en virkelig stor mengde stoff. Små stjerner med liten tetthet skal altså rett og slett ikke eksistere. Kanskje det blir du som finner ut av dette?

Hvor kommer den kosmiske strålingen fra?

Kosmiske stråler er superraske partikler med masse energi. De fleste ser ut til å komme fra supernovaer. En superenergisk stråle består av ørsmå partikler som er mindre enn atomer. Det som er vanskelig å forestille seg, er at hver av dem kan ha like mye energi som en fotball med en hastighet på 100 km/t.

I noen år har det virket mest sannsynlig at partiklene kommer fra gammaglimt. Det er enorme energiutbrudd fra døende eller sammensmeltende sorte hull. Studier ved IceCube-nøytrino-observatoriet, dypt nede i den antarktiske isen, har ennå ikke funnet de nøytrinoene som er ventet fra slike kilder. Hvis ikke gammaglimt er kilden til de mest høyenergetiske strålene, hvor kommer de da fra? 

Astronomene antar nå at de kan komme fra universets egne partikkelakseleratorer. Disse finner vi rundt supermassive sorte hull i hjertet av fjerne, aktive galakser.

Vi leter etter noe vi
ikke kan se

Helt siden 1930-tallet har astronomene skjønt at det er mye mer i universet enn akkurat det vi kan se. Vanlig – eller baryonisk – materie må ha lys og andre former for elektro­magnetisk stråling for at vi skal oppdage den.

Stjerner sender ut synlig lys, varme gasser sender ut røntgenstråler. Selv de kaldeste stoffene i universet sender ut radio- og infrarød stråling. Skyer som består av vanlig materie, trekker også til seg stråling som passerer gjennom dem. Men så finnes det en annen slags materie som gir fullstendig blaffen i lyset. Dette er den «mørke materien», som ikke bare er mørk, men også fullstendig «gjennomsiktig» for all slags stråling. Den eneste måten vi kan oppdage slik materie på, er den gravitasjons­effekten den har på synlige ting i nærheten. Vi ser at strålene fra andre ting svinger utenom. For eksempel kan den  påvirke banene til stjerner i en galakse, og til og med enkeltgalakser i en galaksegruppe. Nokså nylig har astronomene også oppdaget teknikker for å finne ut hvor mye mørk materie det er i verdensrommet. De bruker det det kaller «gravitasjonslinser» – måten store galakser deler opp passerende lysstråler på. Nå tror astronom­ene at det er ca. seks ganger mer mørk enn vanlig materie. Men hva består mørk materie av? Astronomene trodde lenge at enslige planeter eller sorte hull kunne forklare dette. Det skulle skje ved at det fantes «gravitasjons­­linser» av typen «massive, kompakte haloobjekter» eller MACHOer. Men nå har teleskopene blitt så gode at de viser at det er altfor få slike objekter. I stedet antar nå astronomene at mørk materie består av «svakt (weakly) interaktive massive partikler» altså WIMPer. Det er bitte små partikler som ikke blir påvirket av stråling eller vanlig materie. Vi vet det er mye av det, men hva WIMPer egentlig er for noe, vet foreløpig ingen.

Hva er pulsarer?

Pulsarer antas å være universets mest pålitelige «klokker». Pulsarer er sammenstyrtede nøytronstjerner, supertette kjerner av kjempestjerner som en gang eksploderte som supernovaer. En pulsar sender superkraftige stråler ut i rommet som et kosmisk fyrtårn. Fra Jorda ser det ut som det slår seg av og på mange ganger hvert sekund. De fleste kvasarer sender ut enten røntgenstråler, radiobølger eller begge deler. Tidlig i 2013 oppdaget astronomene en helt spesiell pulsar. De kalte den PSR BO943+10. Den bytter på å sende ut stråling med radio- og røntgenbølgelengder og skifter fra det ene til det andre på bare noen sekunder. Det kan hende at dette skjer fordi det er  «stjerneskjelv» på overflaten til en nøytronstjerne. Astronomene tror også at en pulsar kan lage korte glimt når den forandrer rotasjonshastighet. Eller kanskje er det noe helt annet som foregår i og rundt kvasarene? Noe vi ikke har oppdaget ennå? 

Miranda,  den merkelige månen

Da Voyager 2-sonden passerte Uranus i 1986, ble alle overrasket over nærbildene av den lille månen Miranda. Den går rundt Uranus. Miranda har en helt spesiell overflate med sprekker, fjell og flere store kratre etter meteornedslag. Før vi så Miranda, trodde vi at så små verdener ikke kunne være geologisk aktive. Astronomene ga den fort kjælenavnet «Frankensteins måne», siden den så ut til å være sammensatt av store bruddstykker. Kanskje den er blitt knust ved en kjempekollisjon og siden samlet seg igjen? Det er dessverre et problem ved denne teorien: Miranda kretser så nær Uranus at hvis den var blitt slått helt i filler, kunne den ikke ha samlet seg igjen. Nå tror noen forskere at den kanskje er blitt veltet rundt og omformet av ekstreme tidevannsbølger.

Melkeveiens bobler

Over og under Melkeveien er det to bobler av glovarm gass. Boblene har en diameter på 50 000 lysår, halvparten av hele Melkeveien. De ble funnet i 2010 med Fermi-Gamma-ray–romteleskopet og kalles «fermibobler». Disse  galaktiske boblene hører til de aller største strukturene i vår del av universet. Hvordan ble de til? Boblene har skarpe ytterkanter og er hule. 

Det tyder på at de fortsatt utvider seg etter at de ble dannet for noen millioner år siden. Ifølge én teori er de restene av sjokkbølger som oppsto da galaksen vår gjennomgikk voldsomme utbrudd av stjernedannelser, etterfulgt av en bølge supernovaer. En annen teori er at de kan ha blitt presset ut av aktivitet i det normalt ganske rolige, sentrale sorte hullet i Melkeveien.

Ensomme ulver i verdensrommet

Ifølge standarddefinisjonen er en planet et fast legeme i omløp rundt en stjerne, dannet av stoffrester etter at en stjerne ble til. Så hvordan kan det ha seg at noen planeter finnes langt ute i rommet, langt fra noen stjerner? Astronomene har oppdaget flere sånne planeter. Den nærmeste og mest uforklarlige er CFBDSIR 1214947.2-040308.9.

«Omstreiferen» ble oppdaget i 2012 og befinner seg om lag 100 lysår unna, i en tett gruppe av unge stjerner, AB Doradus Moving Group. Overflatetemperaturen er omkring 400 0C. Planeten er trolig en gasskjempe, mye tyngre enn Jupiter og ennå varm etter at den ble dannet. Det er også mulig at den har sin egen energikilde som drives av tyngdesammentrekningen. Planeten er altfor langt fra noen stjerne til å lyse med reflektert lys, så det var bare det infrarøde lysskjæret fra overflaten som gjorde at planeten ble oppdaget. Som med andre slike frittsvevende planeter er ikke astronomene sikre på om den begynte sitt liv i omløp rundt en stjerne og så ble slynget ut i rommet, eller om den ble dannet uavhengig fra samme «tåke» som stjernene i gruppen den ble til av. I første tilfelle kan den ha blitt slengt ut etter en kollisjon mellom to stjerner, i andre tilfelle er den egentlig ikke en planet, men en  miniutgave av  en brun dverg.

Hvordan kan Solas korona være varmere enn soloverflaten?

Den synlige overflaten er et av de kjøligste områdene på Sola. Overflaten har en temperatur på om lag 5 600 0C. Det er ingen overraskelse at temperaturen stiger innover i Sola, til den når noe slikt som 15 millioner 0C i kjernen. Det merkelige er at også den tynne, ytre atmosfæren til Sola, koronaen, er skikkelig varm. Hvis vi beveger oss utover fra Solas overflate, stiger temperaturen fort til 2 millioner 0C! 

Solforskerne vet ikke helt hvordan og hvorfor dette skjer. Det kan være sjokk på grunn av lydbølger som trenger seg fram gjennom soloverflaten.

Det kan også være noe som kalles nanoflarer; utbrudd av energi som frigjøres på grunn av forandringer i Solas magnetfelt. NASA har skutt opp et eget solobservatorium (SDO) som tar bilder av Sola. Vi håper vi snart får svar på hvorfor koronaen er så varm.