Issuu on Google+

Astronomi

Kommentarer till faktaboken

TitaNO fysik

Fundera (sid. 221) Avståndet till Stora magellanska molnet är 160 000 ljusår. Det innebär att ljuset varit på väg hit 160 000 år och vi ser händelsen när ljuset når oss. Stora magellanska molnet är en oregelbunden galax som följer Vintergatan. Den 24 februari 1987 var första gången en supernova var synlig för blotta ögat sedan Keplers supernova 1604. Flera timmar innan ljuset nådde Jorden upptäckte japanen Masatoshi Koshiba en skur av neutriner (19 stycken). Han fick nobelpriset 2002 bland annat för upptäckten av dessa neutriner. (For pioneering contributions to astrophysics, in particular for the detection of cosmic neutrinos.) Stjärnan SK-69202 som blev denna supernova var en blå jättestjärna ungefär tjugo gånger så tung som vår sol. Den innersta ringen rör sig bara långsamt utåt. Mycket tyder på att den kastats ut från stjärnan 20 000 år innan den exploderade. De yttre ringarnas ursprung är inte klarlagt. Tio år efter explosionen syntes en första ”hot spot” där materien från explosionen krockar med den första ringen. Supernovagasen rör sig enligt beräkningar med en fart på 4 000 km/s.

Vintergatan — The Milky Way (sid. 222) Vid mitten av 1500-talet började den heliocentriska världsbilden spridas ( Nicolaus Copernicus, Galileo Galilei, Giordano Bruno), men det skulle dröja ytterligare ca hundra år innan de flesta hade övertygats. Harlow Shapley (1885–1972) vid Harward-observatoriet, visade under 1920-talet att vårt solsystem inte ligger i centrum av vår galax utan i utkanten. Han insåg dock inte att galaxerna finns utanför vår egen utan ansåg att de var nebulosor inne i Vintergatan. Henrietta Leavitt (1868–1921) vid Harward-observatoriet fann 1912 en metod för att bestämma avstånd i rymden. Hon upptäckte att en typ av variabla stjärnor, cepheider, i Lilla magellanska molnet hade ett klart samband mellan period och medelljusstyrka. Ju längre perioden är, desto ljusstarkare är stjärnan. Denna s.k. period–luminositetsrelation blev grundläggande för bestämning av avstånd till galaxer. Edwin Powell Hubble (1889–1953), forskare på Mount Wilson-observatoriet upptäckte cepheider i ”Andromedanebulosan”. Han kunde visa att denna är ett stjärnsystem helt utanför vår galax. Han utarbetade 1925 ett ännu använt klassifikationssystem för galaxer och studerade galaxernas fördelning i universum. År 1929 upptäckte han universums expansion. Att kartlägga Vintergatan är som att kartlägga en stad inifrån ett rum i huset. Ändå har vi nu en klar uppfattning om Vintergatans struktur. År 2003 hölls en konferens där astronomerna enades om att Vintergatan är en stavspiralgalax. I mitten finns ett svart hål. Runt kärnan finns miljarder gamla röda stjärnor. Utanför finns spiralarmarna med yngre stjärnor. Det är klarlagt att det är fyra spiralarmar, möjligen fem. Solen ligger i en av armarna, den så kallade Orionarmen. Runt Vintergatan finns en halo som innehåller mörk materia. NGC 1232 Spiralgalaxen NGC 1232 har en liten kompanjon, NGC 1232A, som syns nere till vänster på bilden. Avståndet är 70 miljoner ljusår. De tillhör galaxhopen Eridanus (Floden). NGC 4565 Galaxen kallas ibland Nålgalaxen eftersom den ser så smal ut. Den finns på endast 30 miljoners ljusårs avstånd i stjärnbilden Berenikes hår.

10

Astronomi


Astronomi

Kommentarer till faktaboken

TitaNO fysik

Stjärnorna föds och dör (sid. 225) NGC 602 Lilla magellanska molnet är Vintergatans andra lilla oregelbundna följeslagare. Båda Magellanska molnen syns på södra stjärnhimlen. Bilden visar ett 200 ljusår brett område i Lilla magellanska molnet. Den öppna stjärnhopen NGC 602 är mycket ung, bara 5 miljoner år gammal. Galaxerna i bakgrunden på bilden ligger hundratals miljoner ljusår bort. Mörk energi Den mörka energin upptäcktes för bara några år sedan. Forskare förstod att avlägsna supernovor verkade mer ljussvaga än de borde. Tidigare visste vi att universum expanderar men nu blev det klart att expansionen går fortare och fortare. Något måste motverka gravitationen. Denna antigravitation kallas mörk energi. NGC 2440 NGC 2440, Bow Tie-nebulosan finns i stjärnbilden Puppis, Akterskeppet, på södra stjärnhimlen. Den är en så kallad planetarisk nebulosa. (Beteckningen har inget med planeter att göra.) Krabbnebulosan Krabbnebulosan är sex ljusår bred och finns 6 500 ljusår bort. De orange filamenten består mest av väte. Det blå ljuset kommer från snabba elektroner. Neutronstjärnan i mitten är en pulsar. Den roterar 30 varv per sekund och sänder pulser som en fyr i rymden. Supernovor Det finns skrift liga bevis för fyra iakttagna supernovor i Vintergatan. År 1006: En supernova i stjärnbilden Vargen finns upptecknad på arabiska i en klosterkrönika i St Gallen. År 1054: Kinesiska astronomer såg en supernova i stjärnbilden Oxen. Här finns nu Krabbnebulosan. År 1572: Tycho Brahes supernova i stjärnbilden Cassiopeja. År 1604: Keplers supernova, SN 1604 i stjärnbilden Ormbäraren observerades av Johannes Kepler. Den studerades också av koreanska astronomer och var synlig för blotta ögat under ett års tid. Sedan dess har ingen supernova iakttagits i Vintergatan. Mycket tyder på att även Betlehems stjärna var en supernova. Svarta hål Karl Schwarzschild fann 1916 en lösning till Einsteins relativitetsteori som visar att om en stjärnas massa koncentreras till ett tillräckligt litet område blir tyngdkraftsfältet på ytan så starkt att ljus inte längre kan lämna stjärnan. Detta område kallar vi nu ett svart hål. Ett svart hål med samma massa som solen skulle ha en radie av tre kilometer. Något som kan vara ett svart hål i vår egen galax Vintergatan har upptäckts ganska nära oss, ”bara” 3 000 ljusår från solen i stjärnbilden Giraffen. Det svarta hålet är en del av ett binärt stjärnsystem där två stjärnor dansar runt varandra. Den ena stjärnan, som har fått namnet CI Camelopardalis, är högst normal medan dess kompanjon är oerhört massiv och helt svart.

Astronomi

11


Astronomi

Kommentarer till faktaboken

TitaNO fysik

Stjärnhimlen (sid. 229) Polstjärnan, Stella Polaris, är den ljusstarkaste stjärnan i Lilla Björnen. Den är alltså Alfa Ursae Minoris. Polstjärnan ligger nu en grad från norra himmelspolen. Jordaxelns rörelse beskriver en kon och gör ett varv på 26 000 år, vilket innebär att polstjärnan inte alltid kommer att ligga i norr. Polstjärnan är en cepheid men ljuset varierar mycket lite. Sommartid ser man inte Orion. Istället syns under sommarkvällar den så kallade Sommartriangeln. Det är Deneb i Svanen, Vega i Lyran och Altair i Örnen som bildar en liksidig triangel. Vår sol färdas mot Svanen med en fart av 220 km/s i sin rotation kring Vintergatans centrum. Under Sommartriangeln finns stjärnbilden Skytten, Sagittarius. Skymt bakom mörka moln i Sagittarius ligger Vintergatans centrum. Här finns den starka radiokällan Sagittarius A som innehåller ett svart hål.

Solen är en stjärna (sid. 232) Solens inre har en temperatur på 15 miljoner grader. Solljuset som når oss idag bildades i solens inre för en miljon år sedan.

Stjärnorna har olika färg (sid. 234) En vit dvärg, som vår sol kommer att bli en gång, har en densitet på 1 ton/cm3. En neutronstjärna bildad av 2–3 solmassor har en densitet på 106 ton/cm3.

Stjärnans spektrum berättar (sid. 236) Med hjälp av linjerna i t.ex. ett järnspektrum beräknar man läget av stjärnans spektrallinjer och identifierar dem efter kataloger som innehåller alla grundämnens spektrallinjer, bestämda i laboratorier. Efter spektrums utseende delas stjärnorna in i spektralklasser. De vanligaste spektraltyperna är O, B, A, F, G, K och M, efter fallande yttemperatur och de flesta kända stjärnor kan föras till någon av dessa. (Minnesregel: Oh be a fine girl kiss me) HD-katalogen är en katalog med 225 300 stjärnor klassificerade efter spektraltyp, som till stor del sammanställdes av Annie J. Cannon vid Harvardobservatoriet 1918–24. Den uppkallades efter Henry Draper, eftersom familjen donerade pengar till observatoriet. När en stjärna betecknas med bokstäverna HD och ett nummer, refererar detta direkt till stjärnans nummer i katalogen. Gammablixtarna har varit en gåta sedan de upptäcktes för trettio år sedan. Nu har man lyckats spåra dem till två olika källor. De korta blixtarna (bråkdelar av en sekund) uppstår troligen när svarta hål och neutronstjärnor kolliderar. De längre blixtarna (mer än två sekunder) uppstår vid supernovautbrott.

Supernovor lyser starkt (sid. 238) Tycho Brahes stjärna, SN 1572, som flammade upp i stjärnbilden Cassiopeja 1572, sågs av Tycho Brahe på Herrevadskloster i Skåne. Stjärnan var en supernova. Den kunde ses på himlen under 16 månader. Kikare fanns inte ännu. Enligt antikens och medeltidens världsbild kunde ingenting ovanför månen förändras. Det var skapat en gång för alla. Iakttagelsen av denna nya stjärna accepterades och därmed även att den rådande världsbilden inte var riktig. På denna plats på stjärnhimlen finns nu en nebulosa. Rymdteleskopet Chandras bild av supernovaresten visar en expanderande flera miljoner grader het bubbla (grönt och rött). Den snabba expansionen av stjärnresterna ger två chockvågor som ger röntgenstrålning. Den ena går utåt och den andra inåt.

12

Astronomi


Astronomi

Kommentarer till faktaboken

TitaNO fysik

Nebulosor (sid. 239) Kattögenebulosan, NGC 6543, är en ljus planetarisk nebulosa i stjärnbilden Draken. Avståndet är 3 500 ljusår. De olika skalen kan bero på att centralstjärnan är en dubbelstjärna. Örnnebulosan, M 16 finns cirka 7 000 ljusår från oss i riktning mot Ormens stjärnbild. Fotot visar en del av en av de så kallade Skapelsens pelare. I pelarna, som är ungefär ett ljusår långa, finns mörka fickor där stjärnor är på väg att födas.

Galaxer (sid. 240) Lokala gruppen har 30-40 medlemmar och ingår i en superhop, som är koncentrerad kring Virgohopen. M 33 är den tredje stora spiralgalaxen i Lokala gruppen. Den syns i stjärnbilden Triangeln och avståndet är 3 miljoner ljusår. NGC, New General Catalogue of Nebulae and Clusters of Stars sammanställdes 1888, av J.L.E. Dreyer vid observatoriet i Armagh, Irland. Katalogen baseras till stor del på John Herschels observationer och innehåller positioner och beskrivningar av 7 840 galaxer, nebulosor och stjärnhopar. Denna katalog följdes senare av två supplement, Index Catalogues, IC, utgivna 1895 och 1908. Sammanlagt finns det 13 226 objekt i dessa kataloger.

Universums ålder (sid. 242) De första stjärnorna bildades 200 miljoner år efter Big Bang. 2005 observerade rymdteleskopet Spitzer den kollektiva infraröda glöden från den första generationen av stjärnor. COBE-satelliten har visat att temperaturen nu blivit 2,743 K.

Astronomi

13


Astronomi

Kommentarer till faktaboken

TitaNO fysik

Svar till Tänk ut-frågor i faktaboken Sid. 228

13.7 Hur vet man att vårt solsystem inte bildades i det tidiga universum? Det innehåller tyngre grundämnen som bara kan ha bildats i supernovor. 13.8 Vad tycker du talar för att det finns liv på fler ställen i universum? Samma grundämnen och andra förutsättningar finns runt om i universum. 13.9 Ungefär hur lång tid skulle en rymdsond behöva för att nå fram till vår närmaste stjärna, Alfa Centauri? Voyager behövde 12 år för att nå Neptunus på 4,2 ljustimmars avstånd. Avståndet till Alfa Centauri är 4 · 365 · 24 ljustimmar = 35040 ljustimmar. 12 · 35040/4,2 ≈ 100 000 år

Sid. 231

13.13 Vilken stjärnbild är du född i? 13.14 Blinka lilla stjärna där… Varför tycker vi att stjärnorna blinkar? Rörelser i Jordens atmosfär gör att stjärnljuset skimrar. Man kan jämföra med något på botten i en pool.

Läs mer Sid. 242

13.24 Varför kunde livet inte uppstå i de första stjärnorna? De tyngre grundämnena hade inte bildats då. 13.25 En astronaut som drogs in i ett svart hål av den enorma gravitationen skulle ”spaghettiseras”. Vad tror du menas med detta? Den enorma gravitationen skulle accelerera den första delen av astronauten så oerhört att resten inte skulle hänga med. Han skulle dras ut till en tunn tråd.

14

Astronomi


Astronomi

Kommentarer till arbetshäftet

Avsnitt

Vintergatan – the Milky Way Avstånd i rymden

Laboration

Undersök

TitaNO fysik

Uppdrag

1

Övrigt

Kalkyl

Stjärnor föds och dör Stjärnhimlen Läs mer

Solen är en stjärna

1

Stjärnorna har olika färg Stjärnans spektrum berättar Supernovor lyser starkt Nebulosor Galaxer Universums ålder Från universum till atomkärna

Laboration 1 — Avståndsbestämning med triangulering Likformighet kan behöva en snabbrepetition. Laborationen kan med fördel genomföras utomhus. Det är då tänkbart att basvinklarna blir så stora att ett papper inte räcker. Extrapapper, tejp och långa linjaler bör medföras.

Undersök 1 — Solfläckar Riskanalys: Att titta mot solen direkt i kikaren kan ge ögonskador.

Facit Kalkyl

1 a 61 dygn b 113 dygn c 51 år 2 9,46 · 1012 km 3 a 1,5 · 105 år b 1,1 · 109 år 4 1,07 · 105 km/h (Den så kallade flykthastigheten från jordytan är 11,2 km/s. Ett föremål som skjuts upp med denna fart fortsätter ut i rymden. En rymdfarkost med raketbränsle kan färdas med annan fart.)

Astronomi

15


Astronomi

Kommentarer till arbetshäftet

TitaNO fysik

Veta mer Rymdteleskop

Rymdteleskopet Hubble har blivit en stor framgång och skickat mängder med data till Jorden. Det sköts upp i april 1990 med hjälp av rymdskytteln Discovery. Efter uppskjutningen visade det sig att spegelteleskopet inte fungerade som planerat. Felet reparerades 1993 av sju astronauter på rymdfärjan Endeavour. De gjorde fem långa rymdpromenader under detta uppdrag, det mest komplexa rymduppdraget dittills. Efter det fjärde och sista serviceuppdraget 2008 är det meningen att Hubbleteleskopet ska kunna fungera till år 2020. Mätdata från Hubbleteleskopet har lett till en lång lista med upptäckter, t.ex. ringarna runt supernova SN1987A (foto sid. 221). Andra teleskop: Chandra 1999, Fuse 1999, Galex 2003, Most 2003, Spitzer 2003, Swift 2004, Corot 2006, GLAST 2007. James Webb Space Telescope 2013 ska småningom ersätta Hubble-teleskopet.

Facit

D

Korsord

O

O

X

J

V

U

I

R

I

O

K

T

R

E

E

R

N

G

T N

E

B

U

L

O

S

A

L

E

J

A

D

E

R

N

M

L

U

L

S

S Å R

16

X

I

I

Z

M

J P

S

Astronomi

A

R

A

L

A

X

Y

C

H

O

N

O

V

A

O

F

T

T A

A

R O

A

A

E P

N

R I

N

U

O

S

T

J

Ä

R R

N

S

T


Astronomi

Kommentarer till arbetshäftet

TitaNO fysik

Facit Sant eller falskt? Sant

Falskt

1 Solen är en stjärna bland andra i galaxen Vintergatan. 2 Det finns många foton som visar Vintergatan utifrån. 3 Vår närmaste stora galax är Andromedagalaxen. 4 Vintergatan är en stavspiralgalax. 5 Solen ligger i Vintergatans centrum. 6 Många galaxer har ett svart hål i centrum. 7 Det tar åtta minuter för ljuset att gå från solen till Jorden. 8 Avstånden i universum anges i ljusår. 9 En rymdsond skulle kunna nå fram till vår närmaste stjärna på fyra år. 10 Den stora smällen, Big Bang, hände för 13,7 miljoner år sedan. 11 Efter Big Bang utvidgas inte universum. 12 De första stora stjärnorna som bildades efter Big Bang finns fortfarande kvar. 13 Vår sol har varit med från universums början. 14 En nova är en döende stjärna som blossar upp. 15 Krabbnebulosan är resterna av en supernova. 16 Ett svart hål släpper inte ut något ljus. 17 Under ett år går solen i en cirkelbana runt himlen. 18 Polstjärnan ser ut att stå stilla eftersom Jordens rotationsaxel pekar mot den. 19 Tycho Brahe såg en supernova tändas i Karlavagnen. 20 Sirius är himlens ljusstarkaste stjärna näst efter solen. Läs mer

21 I solens inre slår sig väteatomer samman till helium. 22 På solens yta är temperaturen 6 miljoner grader. 23 Antalet solfläckar på solens yta ändras inte. 24 Solen roterar ett varv kring sin egen axel på 27 dygn. 25 Då månen kommer mellan Jorden och solen får vi månförmörkelse. 26 Solens korona är synlig vid solförmörkelser. 27 En vit dvärg har varit en vanlig stjärna som solen. 28 Absorptionsspektrum används för att undersöka vilka ämnen stjärnorna består av. 29 Hästhuvudnebulosan finns i stjärnbilden Cassiopeja. 30 Den kosmiska bakgrundsstrålningen ligger i mikrovågsområdet.

Astronomi

17


TitaNO fysik