Lysår og universets størrelse: hvor stort er kosmos egentlig?

Verdensrommet er så stort at vanlige målenheter bryter sammen. Kilometer, som fungerer fint for å beskrive veien til Oslo eller Mars, blir uhåndterlige når avstandene måles i millioner av milliarder. Derfor bruker astronomene lys som målestokk, og enheten er lysåret.

Hva er et lysår?

Et lysår er en avstand, ikke en tid. Det er lengden lyset tilbakelegger i løpet av ett år. Lyset går i rundt 300 000 kilometer i sekundet, så på ett år blir det omtrent 9,46 billioner kilometer, altså nesten ti tusen milliarder. Det er et enormt tall, men det gjør det enkelt å sammenligne.

Fordi lyset trenger tid på å reise, ser vi alle objekter slik de var da lyset forlot dem. Å se langt ut i rommet er derfor å se langt tilbake i tid.

Lysets reisetid i nærheten

Lys er raskt, men ikke uendelig raskt. Noen eksempler:

• Månen: omtrent 1,3 sekunder. Når astronauter snakket med Houston, var det en liten pause i samtalen.
• Sola: drøyt 8 minutter. Hvis Sola forsvant nå, ville vi ikke merke noe på drøyt åtte minutter.
• Jupiter: rundt 35 til 50 minutter, avhengig av hvor planetene står.
• Neptun: rundt fire timer. Du kan lese om avstandene i solsystemet.
• Voyager 1: romsonden som ble skutt opp i 1977, ligger snart ett lysdøgn fra Jorden. Den har brukt nesten et halvt århundre på å komme dit, og det gjør den til det fjerneste menneskeskapte objektet.

Lysår til stjernene

I forhold til avstandene mellom stjerner er disse likevel bare hjemmebane:

• Proxima Centauri, den nærmeste stjernen utenom Sola, ligger 4,2 lysår unna. Med dagens romsonder ville turen tatt titusenvis av år.
• Sirius, den lyseste stjernen på nattehimmelen, ligger 8,6 lysår unna.
• TRAPPIST-1, som har sju jordstore planeter, ligger omtrent 40 lysår unna, som vi omtaler i artikkelen om eksoplaneter.
• Orion-tåken, der nye stjerner dannes, ligger rundt 1 300 lysår unna og kan sees med det blotte øye som en uklar flekk i Orions sverd.

Galakser

Skalaene vokser raskt når vi ser på galakser:

• Melkeveien er rundt 100 000 lysår på tvers. Vi bor omtrent 26 000 lysår fra sentrum. Les mer i artikkelen om Melkeveien.
• Andromedagalaksen ligger rundt 2,5 millioner lysår unna. Lyset du ser fra den med det blotte øye, forlot galaksen lenge før det fantes mennesker.
• Virgo-hopen med over tusen galakser ligger rundt 50 millioner lysår unna.

Det observerbare universet

Universet er rundt 13,8 milliarder år gammelt. Man skulle tro at det observerbare universet derfor har en radius på 13,8 milliarder lysår, men det er feil. Fordi rommet selv utvider seg mens lyset reiser, ligger de fjerneste objektene vi kan se, i dag omtrent 46 milliarder lysår unna. Det observerbare universet er dermed rundt 93 milliarder lysår på tvers.

«Observerbart» betyr det vi i prinsippet kan se, ikke det som finnes. Utenfor dette området er det trolig mer univers, men lyset derfra har ikke hatt tid til å nå oss. Hvor stort hele universet er, vet vi ikke. Det kan være uendelig.

Hvorfor er nattehimmelen mørk?

Et gammelt og overraskende spørsmål er hvorfor himmelen om natten ikke lyser. Hvis universet var uendelig stort, uendelig gammelt og jevnt fylt med stjerner, ville blikket i alle retninger til slutt treffe en stjerneoverflate, og himmelen ville vært like lys som Sola. Dette kalles Olbers’ paradoks. Løsningen ligger i at universet har en begrenset alder: lyset fra de fjerneste stjernene har ikke rukket frem til oss ennå, og utvidelsen av rommet svekker det lyset som kommer. Mørket mellom stjernene er altså et tegn på at universet har en begynnelse.

Hubble og et lite hjørne av himmelen

Bildet øverst er fra romteleskopet Hubble og kalles eXtreme Deep Field. Hubble pekte mot et tilsynelatende tomt område av himmelen, et område som er mindre enn en tiendedel av fullmånens bredde, og tok bilder i mange dager. Resultatet viste rundt 5 500 galakser, i alle former og farger. Noen av dem er så fjerne at lyset har reist i over tretten milliarder år, og vi ser dem slik de var da universet bare var noen hundre millioner år gammelt.

Det er et bilde som ofte får folk til å bli stille. Et enkelt sandkorn av himmel inneholder tusenvis av galakser, og hver av dem har milliarder av stjerner.

Hvordan måler man avstander?

Astronomene bruker en «stige» av metoder, der hver nye metode kalibreres av den forrige:

1. Radar og laser for nære objekter som Månen og planetene.
2. Parallakse, den lille tilsynelatende forskyvningen av en stjerne når Jorden beveger seg rundt Sola. Teleskopet Gaia har målt parallaksen til over en milliard stjerner.
3. Standardlys, objekter med kjent lysstyrke, som visse variable stjerner og type Ia-supernovaer. Ved å se hvor svake de virker, kan man regne ut avstanden.
4. Rødforskyvning, der lyset fra fjerne galakser trekkes mot rødt fordi universet utvider seg. Jo fjernere galakse, jo større rødforskyvning.

De ulike metodene gir i dag litt forskjellige verdier for hvor raskt universet utvider seg. Uenigheten kalles Hubble-spenningen og er et av de store åpne spørsmålene innen kosmologi.

Et utgangspunkt for ydmykhet

Å tenke på disse avstandene gjør noe med perspektivet. Jorden er en liten planet rundt en vanlig stjerne i en vanlig galakse blant hundrevis av milliarder. Samtidig er det også noe oppløftende ved at vi, med en kikkert og matematikk, har klart å måle slike avstander og nå så langt tilbake i tid.

Noen av de mest spennende objektene som skjuler seg i disse enorme avstandene, er svarte hull, som sitter i sentrum av de fleste galakser. Og når du står under en mørk himmel og ser opp, ser du lys som har vært underveis i fire år, fire hundre år eller fire tusen år. Det er verdens største tidsmaskin, gratis for alle som tar seg tid til å se opp.