Att expandera på en mänsklig skala

När den franske kometjägaren Charles Messier (1730 – 1817) svepte över Paris ljusa natthimmel med sitt refraktorteleskop och dess 100 mm objektivlins, för att studera en ljus komet, stötte han på ett suddigt objekt. Året var 1758 och han började, för att inte riskera att ta en ”icke-komet” för en komet som han egentligen sökte, göra en katalog som inkluderade de suddiga objekt som han fann. Något som hittades kunde jämföras med denna lista, och antingen studeras vidare eller ignoreras.

Eftersom detta var det första objektet kallas det objekt #1, och eftersom det var Messier som skapade katalogen, blev den känd som Messiers katalog. Välkänd både för amatör- och professionella astronomer, kan dess innehåll refereras till i en slags kortform som alla förstår. Om du till exempel pratar om M(essier) 1, vet båda grupperna av astronomer att samtalet handlar om en supernovarest i stjärnbilden Oxen. Messiers teleskop var långt ifrån tillräckligt kraftfullt för att lösa vad han såg, men 1844 observerade William Parsons, den 3:e earlen av Rosse, M1 med sitt hemmagjorda reflektorteleskop, ett av de största i världen vid den tiden. Med en spegel på 0,9 m i diameter kunde han samla tillräckligt med ljus för att göra en teckning av den vid okularet. Det var tvunget att återges på detta sätt eftersom det nyuppfunna fotografiska verktyget inte var tillräckligt känsligt för att fånga svaga objekt.

När man tittar på Lord Rosses teckning, vilken sorts varelse kommer man att tänka på? Kanske en krabba, komplett med ett antal spindelliknande ben runt sidorna? Han tyckte också att det såg ut som en ”krabba” första gången han observerade det, men inte under observationer åtta år senare, med ett mycket större teleskop. Namnet fastnade dock, så vi känner den idag som Krabbnebulosan. Det är fortfarande ett favoritmål för amatörastronomer, men jag måste säga att alla gånger jag har observerat den, om än med ett mindre teleskop, har den aldrig sett ut som på bilden här ovan.

Detta är det första astronomiska objektet som kan kopplas till en historiskt observerad supernovahändelse, särskilt den från 1054 e.Kr. som observerades av arabiska, mayanska, japanska, kinesiska stjärnskådare samt av ursprungsamerikaner i den sydvästra delen av Förenta staterna.

Med ett avstånd på 6 500 ljusår från jorden har den varit målet för forskarteleskop, både på marken och i omloppsbana runt vår planet. Detta inkluderar NASA/ESA:s Hubble Space Telescope (HST), och det har gjort det så länge att vi kan göra en jämförelse mellan bilder av M1 tagna med 25 års mellanrum.

Bearbetning av bilden av Krabbnebulosan som ses här, tagen 1999–2000, avslöjar ännu fler detaljer och information än när den först mottogs från HST vid den tiden. Vi kan se rosafärgade, spöklika gastrådar som blåstes bort från den ursprungliga stjärnan. Det var dessa som Lord Rosse observerade och tyckte att de liknade krabbans ben. Resterna av den exploderade stjärnan, nu en snabbt roterande supermassiv pulsar (även kallad en neutronstjärna), är begravda i mitten av det bleka gröna skenet, synkrotronstrålning, som orsakas av en interaktion mellan pulsarens magnetfält och supernovans rester. Tro det eller ej, men vi människor kan idag producera denna typ av strålning artificiellt i vissa typer av partikelacceleratorer här på jorden.

Denna andra bild av M1 visar Krabbnebulosan i en annan Hubblebild tagen 25 år efter den första. En av de mest märkbara skillnaderna är att Krabban har expanderat under de år som förflutit mellan de två bilderna. Titta noga på några av de ljusa vita stjärnorna som syns runt kanterna av nebulosan där filamenterna är. Möjligen kan du se att några av dessa tunna gaslinjer har rört sig i förhållande till stjärnornas fasta positioner?

Hur snabbt färdas de? I en hastighet av cirka 5,5 miljoner kilometer i timmen! För att uttrycka det på ett annat sätt,132 miljoner kilometer varje dag. Det är 343 gånger längre än det är från jorden till månen. Återigen, på bara 24 timmar! Fundera själv vidare på hur mycket avståndet har ökat under de 25 åren mellan de två bilderna. Inte nog med det, astronomerna som har studerat de två bilderna har till och med kunnat notera att Krabbans kanter har expanderat mer än de som ligger närmare insidan, vilket är logiskt eftersom de är de delar som blåstes utåt i den ursprungliga explosionen som rev sönder den ursprungliga stjärnan.

Ytterligare jämförelser mellan de två bilderna som togs med ett kvartssekels mellanrum har också visat förändringar i densiteten hos det expanderande materialet, skillnader i den lokala temperaturen inuti Krabban samt hur den kemiska sammansättningen av materialet utvecklas. De kemiska elementen ända upp till järn, kan bildas genom fusion i stjärnornas kärnor, men det krävs supernovaernas våldsamhet för att skapa de tyngre elementen ovanför detta. Du kanske har ett föremål, till exempel en ring, som är gjort av guld? Då kan du tacka en supernova någonstans i Vintergatan för att det blev möjligt.

Håll er uppdaterade, för det kommer utan tvekan att komma mer nyheter, när observationer i olika våglängder av det elektromagnetiska spektrumet från andra omloppsgående teleskop, såsom NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope, kommer att läggas till dessa resultat för att bygga en mer komplett bild.

Medan Charles Messier kanske tyckte att sådana suddiga objekt som skulle inkluderas i hans katalog var en plåga, fortsätter moderna astronomer att vara förtjusta i detta länge fascinerande objekt.

För ESA:s pressmeddelande, inklusive fler bilder och några videoklipp, se här.


Text: Tom Callen