Andromeda – Fra tåge til galakse

Ordet galakse stammer fra det græske ord galaxias, der betyder mælkeagtig, hvilket var den gamle græske betegnelse for Mælkevejen, det utydelige bånd af stjerner, der er synligt på nattehimlen i områder, der ikke lider under for meget lysforurening. I dag bruges galakse som en generel betegnelse for de meget store grupper af stjerner, der er spredt ud over hele universet. De nuværende skøn over det samlede antal galakser varierer fra 2×1011 til 2×1012 eller endnu mere. Når man står over for disse enorme tal, er det ofte let at glemme, at vi for mindre end 100 år siden stadig troede, at vores galakse, Mælkevejen, udgjorde hele universet. Dette ændrede sig den 1. januar 1925, da H.N. Russell læste en artikel af Edwin Hubble op for American Association for the Advancement of Science, hvori det blev fastslået, at spiralformede tåger faktisk var separate galakser. Vejen gennem astronomiens historie, der fører frem til dette epokegørende papir i 1925, går næsten tusind år tilbage, og i det følgende vil jeg kort skitsere nogle af de vigtige stationer, som næsten alle vedrører vores nærmeste galaktiske nabo Andromeda, langs denne vej.

Ordet nebel kommer fra latin og betyder en sky, tåge, tåge, røg, damp, udånding, som De kan se, er definitionen ret tåget. I astronomien kan det spores tilbage til Ptolemaeus’ Mathēmatikē Syntaxis eller som det er mere almindeligt kendt Almagest. I dette grundlægningsværk for den vestlige astronomi opregner Ptolemæus i alt seks astronomiske tåger uden at give dem nogen større opmærksomhed. Alle Ptolemaeus’ tåger var i virkeligheden utydelige stjernehobe, der var for langt væk til at kunne opløses med det blotte øje. Den første så at sige ægte tåge, Andromeda-tågen, blev registreret af den persiske astronom Abd al-Rahman al-Sufi, som normalt blot omtales som Al Sufi, i hans Book of Fixed Stars (arabisk: kitab suwar al-kawakib) omkring år 964 e.Kr. Han beskriver og illustrerede Andromeda-næbelen som en lille sky foran mundingen af det arabiske stjernebillede Fisken.

Men blandt sine andre tidlige teleskopobservationer viste Galilei, at de ptolemæiske tåger opløstes i mange usynlige stjerner, når de blev set gennem teleskopet. I 1612 var det imidlertid Galileos teleskopiske rival, Simon Marius, der først vendte sit teleskop mod Andromeda-næbelen og så, at den ikke opløstes i stjerner, når den blev set gennem hans teleskoplinser. I sin Mundus Iovialis (1614) beskrev Marius det, han så, således:

Deriblandt er den første, at jeg med kikkerten fra 15. december 1612 opdagede og observerede en fast stjerne med en vis vidunderlig form, som jeg ikke kan finde på hele himlen. Den er nær den tredje og nordligste i Andromedabæltet. Uden instrumentet ses den samme som en slags lille sky; og med instrumentet ses ingen tydelige stjerner som i stjernetågen i Krebsen og andre stjernetåger, men derimod kun hvide stråler, som jo tættere på centrum, jo lysere de kommer frem; i centrum er der et mat og blegt lys; og dens diameter er omkring en kvart grad. Omtrent den samme glans fremtræder, når et klart lys iagttages gennem en klar lanterne på lang afstand.

Forskningen i stjernetåger blev først moden i det 18. århundrede med den franske kometjæger Charles Messiers (1730-1817) arbejde. For at gøre det lettere for kometjægere at skelne potentielle kometobservationer fra andre utydelige og tågeagtige objekter på nattehimlen, begyndte Messier at udarbejde et katalog over positioner og udseende af alle sådanne objekter, som han opdagede under sine natlige vagter. Hans værk, hvis endelige udgave blev offentliggjort i 1781 og nu er kendt som Messier-kataloget, indeholder en liste over 110 Messier-objekter, i sin tid tåger og stjernehobe. Man ved nu, at Messier-objekterne består af 39 galakser, 5 planetariske tåger, 7 andre typer tåger og 55 stjernehobe. Andromeda-næbelen, hvis opdagelse Messier i uvidenhed om Al Sufi’s bog fejlagtigt tilskriver Marius, er Messier-objektet M31.

Og selv om Messiers katalog blev udarbejdet for at hjælpe kometjægere med at skelne potentielle kometer fra andre svage himmellegemer, betragtes det normalt som et tidligt eksempel på såkaldt deep sky astronomi; det vil sige studiet af objekter et godt stykke uden for solsystemet. Den første mand, der systematisk praktiserede deep sky astronomi, var William Herschel, der sammen med sin søster Caroline metodisk kortlagde himlen kvadrant for kvadrant og med sit 20 fods spejlteleskop registrerede alle de ikke-stjernede objekter, han kunne finde. Caroline og han registrerede 2400 tåger i tre kataloger.

De inddelte de objekter, som de registrerede, i otte klasser: (I) lyse tåger, (II) svage tåger, (III) meget svage tåger, (IV) planetariske tåger, (V) meget store tåger, (VI) meget komprimerede og rige klynger af stjerner, (VII) komprimerede klynger af små og store stjerner og (VIII) groft spredte klynger af stjerner. Herschels katalog, der blev udvidet af hans søn og senere John Dreyer, blev i 1888 til New General Catalogue (NGC) med 7840 objekter på den dybe himmel. NGC-nummereringen anvendes stadig for de fleste af de objekter, der er registreret heri. I 1785 observerede Herschel et svagt rødligt skær i Andromedas kerneområde. Han mente, at Andromeda var den nærmeste af alle de store tåger.

I 1750 udgav den engelske astronom Thomas Wright (1711-1786) sin An Original Theory on New Hypothesis of the Universe, hvori han var den første til at beskrive Mælkevejens galakses form korrekt. Han spekulerede også i, at de svage tåger i virkeligheden var fjerntliggende galakser. Hans meget skarpsindige tanker forblev dog spekulationer, som han ikke var i stand til at verificere.

Interessant nok blev hans spekulationer taget op af den tyske filosof Immanuel Kant (1724-1804) og videreudviklet i hans anonymt udgivne Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels (Universel naturhistorie og teori om himlen) (1755). På det tidspunkt fik hverken Wrights eller Kants teorier megen troværdighed, men set i bakspejlet er begge blevet rost for deres skarpsindighed.

I 1850 kunne William Parsons ved hjælp af det største reflekterende teleskop, der blev bygget i det nittende århundrede, Leviathan of Parsonstown, for første gang identificere spiralstrukturen i Andromeda-neblen. Dette var blot en af en række spiralformede tåger, i virkeligheden galakser, som han var i stand til at identificere.

I 1864 bemærkede William Huggins, en pioner inden for stjernespektroskopi, at Andromedas spektrum adskiller sig fra spektret i en gasformet tåge. Spektret, som Huggins observerede, havde de samme karakteristika som spektret for individuelle stjerner, hvilket fik ham til at konkludere, at Andromeda faktisk var af stjernemæssig karakter.

Vi er allerede kommet langt fra Al Sufi’s første registrering af en lille sky. I 1887 tog Isaac Roberts, der mente, at spiralformede tåger var solsystemer under dannelse, det første fotografi af Andromeda nogensinde.

I 1912 målte den amerikanske astronom, Vesto Slipher, Andromedas rotationshastighed ved hjælp af spektroskopi til 300 kilometer i sekundet den højeste hidtil målte hastighed.

I 1917 observerede Heber Curtis en nova i Andromeda og opdagede yderligere elleve i de fotografiske optegnelser. Disse var i gennemsnit ti magnituder svagere end andre observerede på himlen. På baggrund af disse data anslog han, at Andromeda var 500.000 lysår væk. Curtis foreslog nu hypotesen om ø-universer, dvs. at spiralnebuler i virkeligheden er uafhængige galakser.

Den 26. april 1920 holdt Heber Curtis og Harlow Shapley den såkaldte store debat på Smithsonian Museum of Natural History om karakteren af spiralformede stjernetåger. Curtis argumenterede for, at de var fjerne uafhængige galakser, Shapley for, at de var meget mindre og meget tættere på og dermed inden for Mælkevejsgalaksen, som var hele universet. Denne debat løftede spørgsmålet til det prioriterede spørgsmål i astronomien.

I 1922 målte Ernst Öpik afstanden til Andromeda ved hjælp af stjernernes hastighed. Hans estimat var 1.500.00 lysår.

Som jeg sagde i det indledende afsnit, afgjorde Edwin Hubble endelig sagen, da han målte afstanden til Andromeda ved hjælp af Cepheid-variable stjerner og beviste endegyldigt, at Andromeda ikke var en tåge inde i Mælkevejen, men en separat galakse. Med dette resultat var den galaktiske astronomis tidsalder født.

Den interessante metode til bestemmelse af afstande ved hjælp af cepheider blev udviklet af Henrietta Swan Leavitt, en af Harvard-computerne, der undersøgte tusindvis af variable stjerner i Magellanske Skyer i 1908; hun offentliggjorde sine resultater i 1912.

Historien om Andromedas historiske rejse fra Al Sufi’s tåge til Curtis’ galakse illustrerer meget fint, hvordan videnskabelig viden vokser over tid med generationer af forskere med forskellige interesser og motivationer, der direkte og indirekte bidrager til denne vækst.

Post ændret 11. januar 2018