Svar:
Nedanstående bild från Circumpolar_star visar den dagliga rörelsen hos cirkumpolära stjärnor. Detta är stjärnor som aldrig går ner under horisonten, och skulle kunna ses hela dygnet om det är mörkt (t.ex. i norra Sverige på vintern).

Stjärnorna rör sig moturs exakt ett varv på 23 timmar och 56 minuter - ett stjärndygn. Ett normaldygn i förhållande till solen är 4 minuter längre (4365/60 = 24 timmar på ett år). Man kan se det så att när stjärnhimlen på grund av jordens rotation rört sig ett varv, så har solen på grund av jordens rörelse kring solen flyttat sig lite åt öster. Det tar då ytterligare 4 minuter innan solen är i samma position igen.

Stjärnorna rör sig alltså moturs ett varv på 23 timmar och 56 minuter. På ett dygn (24 timmar) rör sig stjärnorna lite längre. Det betyder att om vi observerar Karlavagnen kväll efter kväll vid samma klockslag, så rör den sig långsamt moturs - ett varv på ett år.

På vintern är Cassiopeja rakt upp på kvällen och Karlavagnen rättvänd ganska lågt i norr. Lägg även märke till polstjärnan som ligger så nära himmelspolen att den ser ut att stå stilla.

/Peter E 2011-11-04

Svar:
Hej Thomas! Artikeln du refererar till finns under länk 1. Den är lite för vag för att man skall kunna säga något om fenomenet. Bara det att det skulle inträffa en gång på 10000 år. Per galax? I det synliga universum?

Länk 2 är en lite fylligare artikel.

Du har rätt i att är fel att det svarta hålet finns i utkanten av en galax. Det ligger i centrum av en galax som alla hittills upptäckta supertunga svarta hål gör.

Nej, supertunga svarta hål är nog inte den saknade mörka materien. Den totala massan är inte alls tillräcklig. Möjligen skulle mindre svarta hål som vi inte observerat kunna vara den saknade massan.

Nedanstående bild (från NASA, länk 2) visar galaxen före händelsen (till vänster) och efter (till höger). De översta två bilderna är i ultraviolett (hög energi) och de nedre i synligt ljus/infrarött (låg energi). Man har även undersökt spektra av händelsen, och funnit helium men inget väte. Detta tolkar man så att det är kärnan av en röd jättestjärna som slukats av det svarta hålet. Den vidsträckta atmosfären hos den röda jätten (som innehåller väte) skulle i så fall ha sugits bort vid en tidigare passage.

Det finns flera sätt att "se" svarta hål, alla naturligtvis indirekta.

1 Att följa stjärnors rörelse, som man gjort i vintergatans centrum, och dra slutsatsen att det finns något massivt som är osynligt som bestämmer rörelsen.

2 Genom gravitationslinsning. Gravitationen från ett svart hål verkar fokuserande på strålning på samma sätt som en positiv lins.

3 Att observera intensiv strålning med hög energi från ett mycket kompakt objekt. Det kan vara materia som kommit nära ett svart hål. Genom kollisioner bromsas materian upp och sänder ut strålning tills materian passerat det svarta hålets händelsehorisont.

/Peter E 2012-05-03

Svar:
Från olika observationer kan man bestämma ett antal parameterar som ingår i den kosmologiska standarmodellen (Big Bang, Big_Bang), se figuren nedan (från Lambda-CDM_model) och fråga [11987]. Många av parametrarna är lite kryptiska. Ett par av de mer lättförståeliga är

W_L=0.728

som är andelen mörk energi,

W_c=0.227

är andelen mörk materia,

W_b=0.0456

är andelen normal materia och

t₀=13.75 Gyr (miljarder Ã¥r)

är universums ålder (tiden sedan big bang).

Ovanstående värden på parametrarna förstsätter alltså att vår modell för universums utveckling är korrekt. För andra modeller (vilka inte omöjliga) får man andra värden på parametrarna, och kanske även andra parametrar. Parametrarna och parametervärdena är alltså modellberoende.

Som det gäller för alla fysikaliska teorier: vi kan aldrig bevisa att en teori är rätt. Vi kan bara genom experiment och mätningar visa att en teori är bristfällig. Det råder emellertid stor enighet om att denna big bang standardmodell (Cosmology_(physics)) är korrekt.

/Peter E 2012-05-15

Svar:
Vetenskapsradions notis finns på lank 1. Av originalartikeln framgår dels att det mesta vätet förekommer i form av OH och att de flesta proverna (som är mångrus från Apollo-färderna 1969-1972) innehåller mycket lite deuterium. Den låga deuteriumförekomsten tyder på att vätet kan komma från solen.

FörhÃ¥llandet i förekomst f_dp = ²H/¹H (deuterium/protium, förhÃ¥llandet mellan antalet kärnor) varierar mycket pÃ¥ olika ställen i universum. Nästan allt deuterium bildades strax efter Big Bang. Som synes i figuren i frÃ¥ga [13117] var

f_dp = 410^-5/(0.752) = 2.710^-5

strax efter Big Bang. (2:an kommer av att figuren ger förekomsten uttryckt i massa.) Detta är troligen värdet i jätteplaneterna.

I stjärnor reagerar (förbränns) deuterium mycket tidigt, så förekomsten är mycket låg.

I jordens hav är

f_dp = 1.557610^-4

alltså mycket högre än värdet vid Big Bang. Orsaken är att masskillnaden mellan isotoperna är mycket stor, så protium är mycket mer lättrörligt och försvinner lättare från jorden.

Wikipedia har en mycket bra sammanfattning av deuteriumförekomsten: Deuterium.
/Peter E 2012-10-16

Svar:
Det enkla svaret är att partiklarna som utgör strålen (relativistic jet) inte har passerat händelsehorisonten.

Kompakta tunga objekt (svarta hål och i viss mån även neutronstjärnor) samlar genom sin starka gravitation på sig materia från omgivningen. I nedanstående teckning (från Wikimedia Commons) har vi en stjärna nära ett svart hål. Eftersom stjärnan och det svarta hålet rör sig i banor kring sin gemensamma tyngdpunkt, så har stjärnmaterien som dras in av det svarta hålet ett rörelsemängdsmoment som måste bevaras.

Detta sker genom att det bildas en insamlingsskiva (accretion disk) runt det svarta hålet. Ju närmare det svarta hålet materian i skivan befinner sig, desto snabbare roterar skivan. Partiklarna i skivan kolliderar, vilket gör att skivan värms upp. Till sist blir skivan så het att den strålar ut ljus eller röntgenstrålning.

Det vi kan observera från ett svart hål är effekterna av den starka gravitationen. Den strålande insamlingsskivan är en av de saker vi kan observera.

Många svarta hål har även en eller två s.k. jets som består av mycket snabba laddade partiklar (atomkärnor och elektroner). Dessa är riktade i "polernas" riktning, d.v.s. vinkelrätt mot insamlingsskivan. Det man ser är ljus eller röntgenstrålning som uppkommer när de laddade partiklarna kolliderar med interstellära gasmoln.

Exakt hur strålarna uppkommer vet man inte men man tror att uppsnurrade magnetfält i infångningsskivan kollimerar (koncentrerar) födet av laddade partiklar till skivans rotationsaxel, se vidare Relativistic_jetsRelativistic_jet.

Svart_hål är en bra och trevlig artikel om svarta hål.

/Peter E 2012-11-08

Svar:
Man "väger" en stjärna genom att följa rörelsen hos ett objekt (normalt en annan stjärna i ett dubbelstjärnesystem) och tillämpa den moderna varianten av Keplers tredje lag, se fråga [12644].

Genom att studera spektra från sjärnor kan man lära sig hur olika stjärnor ser ut. Då kan man bestämma massor från avståndet och ljusstyrkan med hjälp av mass-luminositetsrelationen, se mass-luminositetsrelation.

Se fråga [6228] för en beskrivning hur man på samma sätt väger ett svart hål.

Som ofta i vetenskapen sker framstegen i små steg som bygger på tidigare kunskap. I fallet stjärnors massa kan man se en tydlig progression:

Tycho-Brahe (Tycho_Brahe) gjorde i slutet av 1500-talet exakta mätningar av planeten Mars rörelse.

Dessa data användes av Johannes Kepler (Johannes_Kepler) för att komma fram till tre lagar (början av 1600-talet, fråga [12644]).

Isaac Newton (Isaac_Newton) generaliserade Keplers tredje lag i termer av en generell gravitationslag (slutet av 1600-talet, fråga [12834]).

Henry Cavendish (Henry_Cavendish) bestämde ett värde på gravitationskonstanten G i Newtons gravitationslag (slutet av 1700-talet).

Sedan dröjde det till slutet av 1800-talet innan man hade tillräckligt bra teleskop och spektrografer för att kunna bestämma stjärnmassor. Det tog alltså nära 300 år att komma fram till hur man kunde bestämma massan hos stjärnor och andra astronomiska objekt.
/Peter E 2012-12-12

Svar:
Petri! Betelgeuse är en röd superjätte i Orions stjärnbild. Avståndet från solen är 640 ljusår. Eftersom stjärnan är så massiv (värdet är mycket osäkert 5-30 solmassor), så utvecklas den snabbt och kommer inom någon miljon år explodera som en supernova typ II.

Kollapsen sker på sekunder (se Type_II_supernova), men som synes av ljuskurvorna nedan (från Supernova) tar det c:a 10 dagar innan supernovan når sin maximala absoluta ljusstyrka av -17 till -19 magnituder (beroende på typ). Efter kollapsen kommer antagligen en neutronstjärna med en radie av 20 km att bildas.

Betelgeuse kommer alltså att explodera inom 1 miljon år, så det är inget astronomerna bevakar. Man kommer säkert upptäcka det snabbt om ljusstyrkan ökade. Maximala apparenta ljusstyrkan är -12, vilket är ungefär som månens, -12.7. Solens apparenta ljusstyrka är som jämförelse -26.7 (Apparent_magnitude). Strålningen från supernovan är alltså ofarlig, men det kommer att vara en spektakulär syn även mitt på dagen!

Se vidare BetelgeuseApproaching_supernova för lite mer spekulationer om utbrottet och Type_II_supernova för allmänt om typ II supernovor.

/Peter E 2013-02-04

Svar:
Boken finns även utmärkt översatt till svenska: Ett universum ur ingenting, Fri Tanke förlag. Se Lawrence_M._Krauss för information om författaren och A_Universe_from_Nothing:_Why_There_is_Something_Rather_than_Nothing om boken.

Nu är det kanske inte engelskan som är problemet. Det här handlar om mycket kompexa och anti-intuitiva saker. Men jag skall göra ett försök till förklaring så långt jag begripit det.

Boken behandlar kosmologi, dvs hur universum skapats och utvecklats och dess storskaliga struktur. Låt oss börja med att diskutera bokens titel. Hur kan universum uppstå från ingenting? Universum innehåller ju bevisligen energi i form av materia och strålning. Gäller inte lagen om energins bevarande?

JodÃ¥, den gäller men energi pÃ¥verkas av gravitation. Kroppar som befinner sig i ett gravitationsfält har viloenergi (E=mc²), rörelseenergi och potentiell energi. Om en kropp är bunden i gravitationsfältet (som mÃ¥nen av jordens) sÃ¥ är den potentiella energin negativ. Man kan alltsÃ¥ skapa materia och strÃ¥lning genom att den potentiella energin blir mer negativ. Detta är inte alls konstigt, det sker när en atom sänder ut ljus (där är kraften den elektromagnetiska) och vid betasönderfall dÃ¥ en elektron skapas.

Den teoretiskt vackraste (och enklaste) modellen av universum är enligt Krauss ett plant (till skillnad från krökt) universum med totala energin noll. Vad menar vi med ett krökt universum? I tre dimensioner är det svårt att föreställa sig ett krökt rum, så låt oss betrakta två dimensioner, se bilden i fråga [13849]. I ett plan förblir parallella linjer parallella, i ett positivt krökt plan (klot) går linjerna ihop, och i ett negativt krökt plan (sadel) går de isär.

Hur kan man då bestämma krökningen hos vårt universum? Indirekt kan man göra det genom att bestämma universums densitet. Gravitationen kommer beroende på densiteten att bromsa upp universums expansion mer eller mindre. Om densiteten är låg har vi negativ krökning och expansionen fortsätter, om densiteten är hög har vi positiv krökning och universum kommer med tiden att kontrahera. I läget mellan dessa när expansionen går asymptotiskt mot noll har vi det föredragna plana universum.

Tyvärr hittar vi inte tillräckligt med materia för att göra universum plant, även om vi förutom stjärnor och gas tar med den mystiska mörka materien som vi vet finns men som vi inte vet vad den är.

Kan vi bestämma universums krökning på något annat sätt? Ja, det kan vi på ett mycket direkt sätt genom att observera den kosmiska bakgrundsstrålningen, se fråga [705]. Bakgrundsstrålningens temperatur varierar mycket lite men mätbart i olika riktningar, se den ovala bilden nedan som visar temperaturen i alla riktningar. Blått är kallare och gult/rött varmare. Kallt kan även tolkas som lägre densitet och varmt som högre. Genom att bestämma hur kornig strukturen är kan man bestämma krökningen.

Den översta figuren nedan visar oss och en bubbla med lite högre densitet vid tiden 300000 Ã¥r efter Big Bang dÃ¥ universum blev genomskinligt genom att den elektromagnetiska strÃ¥lningen frikopplades frÃ¥n materien. Vi ser alltsÃ¥ bakgrundsstrÃ¥lningen som en "vägg" av strÃ¥lning pÃ¥ 14.4 miljarder ljusÃ¥rs avstÃ¥nd. Om vi korrigerar för universums expansion - en faktor tusen - blir avstÃ¥ndet till bubblan 13.410⁹/1000 = 13.410⁶ ljusÃ¥r. Vinkeln som bubblan upptar blir

300000/(13.410⁶) = 0.022 radianer = 0.022180/p = 1.3^o

I den nedre figuren visas fördelningen av bubbelstorleken (skalan i grader längst upp). Vi ser att maximum av fördelningen är vid c:a 1^o, och större bubblor blir snabbt färre. Kan man förstå detta? Ja, det är helt enkelt så att om en bubbla är större än 300000 ljusår (vilket motsvarar 1.3^o) så "vet" den inte att den är en bubbla eftersom gravitationen förmedlas med ljushastigheten. Större bubblor har alltså vid denna tidpunkt ingen tendens att kontrahera och skapa bubblor med högre densitet.

Hittills har vi räknat med ett plant universum. Vad händer om universum är krökt? Det kan vi se i den andra figuren uppifrån. I ett slutet universum konvergerar ljusstrålarna (streckade linjer) så man skulle uppfatta bubblan som mycket större än vad den är. I ett öppet universum divergerar strålarna, så bubblan uppfattas som mindre. Observationerna visar klart att ett plant universum är mest sannolikt - precis som teoretikerna ville ha det! (Dom brukar få som dom vill :-)!)

Områden med lite högre densitet (gula/röda i bilden nedan) behövs för att man skall kunna förstå hur materialet till galaxbildning kunde dra sig samman - en helt likformig densitet hade inte givit upphov till någon kontraktion och därmed inga galaxhopar. Man tror att ojämnheterna i densitet uppkommit mycket tidigt efter Big Bang genom kvantmekaniska så kallade vakuumfluktuationer.

Se vidare Kosmisk_bakgrundsstrålning.

Nedan finns en föreläsning av Krauss. Denna föreläsning var ursprunget till boken.

Föreläsningen har försvunnit, men det finns ett par här:

https://www.goodreads.com/videos/list_author/1410.Lawrence_M_Krauss

Det faktum att materia (normal och mörk) nu förekommer i samma storleksordning som mörk energi gör att vi kan observera galaxer och den kosmiska bakgrundsstrålningen. Från detta kan vi dra slutsatser om Big Bang och om hur universum är uppbyggt. Låt oss avsluta med att citera Krauss:

"We live in a very special time: the only time when we can observationally verify that we live at a very special time!"

Länk 1 är till WMAP, den hittills bästa proben (från NASA) för den kosmiska bakgrundsstrålningen. Länk 2 är till Planck, nästa generation prob från European Space Agency (ESA). Data från Planck (mycket bättre an WMAP data) kommer att publiceras i mars 2013. /fa

/Peter E 2013-03-04

Svar:
Axel! Det anses allmänt att månen har en stabiliserande verkan på jordaxelns lutning. Utan månen hade kanske rotationsaxelns lutning kunnat ändra sig, kanske till och med så radikalt som Venus (177^o och Uranus (98^o).

Jordaxelns lutning (för närvarande med 23.4^o mot normalen till jordbanans plan) är en av tre banparametrar som påverkar klimatet och antagligen orsakar istider, se fråga [830] och länk 2. I fråga [14214] förklaras hur klimatet påverkas av jordaxels lutning.

En stor ökning i jordaxelns lutning skulle alltså få inlandsisarna att smälta eftersom temperaturen över en stor del av jorden skulle oscillera omkring medeltemperaturen 15^oC. Om grönlandsisen och antarktisisen skulle smälta så stiger havsnivån med 7 + 61 = 68 meter, se länk 1. Isen vid nordpolen påverkar inte havsnivån eftersom den flyter.

Se fråga [13056] för en förklaring till att månen avlägsnar sig från jorden.
/Peter E 2013-04-07

Svar:
Ja, den var på flera sätt unik. För det första var det den största meteorit som fallit ner sedan den som föll i Sibirien 1908, se Tunguska_event. En meteorit av denna storleksordningen täffar jorden ungefär en gång på 100 år, och då vanligen i oceanerna eller obebygda områden.

Dessutom är det den enda dokumenterade meteoriten som orsakat omfattande personskador - c:a 1200 personer, mest lindrigt skadade. Meteoriten föll ju inte intakt till marken utan den exploderade ett par mil ovanför marken. Endast små fragment av meteoriten nådde marken, och skadeverkan var nästan uteslutande från tryckvågen (infraljud). Denna, och seimiska vågor, kunde observeras så långt bort som i USA.

Här är uppskattade (mycket osäkra) data för meteoriten:

Hastighet ovanför atmosfären: 18.610³ m/s

Rörelseenergi: 300-500 kt

Massa: 10⁷ kg

Vi kan beräkna rörelseenergin till:

mv²/2 = 10⁷(18.610³)²/2 = 1.710¹⁵ J = 1.710¹⁵/(4.1810¹⁵) = 410 kt

Rörelseenergin har beräknats i kiloton trotyl (fråga [9157]) för att visa vilken enorm energipotential meteoriten hade: 410 kt motsvarar 410/16=26 Hiroshima-bomber!

Alla materiella (mest krossade fönster) och personskador orsakades alltså av tryckvågen som skapades av explosionen. Tryckvågen kom ett par minuter efter explosionen eftersom den fortplantar sig med ljudhastigheten (på 2 minuter hinner ljudet 260340=41000 m = 4 mil).

Detta var mycket lurigt för de som såg explosionen. De såg ett starkt ljussken (ungefär som solen) och antagligen kände de lite värmestrålning. Sedan hände ingenting och alla stod lugnt och stilla och betraktade rökstrimman (se nedanstående video-klipp). Men efter ett par minuter slog tryckvågen till med full kraft. Massor av glasrutor krossades i flera städer, och många skadades av glassplitter.

Under länk 1 finns ett program som beräknar verkan av en meteorit. Länk 2 ger värdena för det ryska meteoriten. Vi ser att meteoriten korrekt väntas explodera innan den träffar marken. Trycket hos tryckvågen 110 Pa ser inte imponerande ut, men det är uppenbarligen tillräckligt för att krossa fönsterrutor.

Man har från ett stort antal observationer lyckats bestämma meteoritens bana i solsystemet, se bilden längst ner i svaret. Det visar sig att banan är karakteristisk för s.k. Apollo-asteroider (Apollo_asteroid) som har banor från innanför jordbanan till utanför Mars' bana (asteroidbältet).

Se vidare Chelyabinsk_meteor.

Information om meteoriten, och om NEO 2012 DA14 som passerade nära jorden samma dag, finns i nedanstående video från NASA.



Videon nedan innehåller några av ett antal upptagningar från meteoritnedfallet.



Chelyabinsk-meteoriten var det första meteoritnedslaget som var mycket väl dokumenterat. Vi har av detta lärt oss att även efter det att meteoriten brunnit upp eller landat kan det vara risk för skador från tryckvågen.

/Peter E 2013-04-29