Natthimlen, är natthimlen, är natthimlen. Konstellationerna du lärde dig som barn är samma konstellationer som du ser idag. Forntida människor kände igen samma konstellationer. Åh visst, de kanske inte hade samma namn för det, men i huvudsak ser vi vad de såg.
Men när du ser animationer av galaxer , speciellt när de möts och kolliderar, ser du stjärnorna surra runt som arga bin. Vi vet att stjärnorna kan ha rörelser, och ändå ser vi dem inte röra sig?
Hur snabbt rör sig de och kommer vi någonsin att kunna säga det?
Stjärnor rör sig förstås. Det är bara det att avstånden är så stora att det är väldigt svårt att säga. Men astronomer har studerat deras position i tusentals år. Att spåra stjärnornas position och rörelser kallas astrometri.
Vi spårar astrometrins historia tillbaka till 190 f.Kr., när den antika grekiske astronomen Hipparchus först skapade en katalog över de 850 ljusaste stjärnorna på himlen och deras position. Hans elev Ptolemaios följde upp med sina egna observationer av natthimlen och skapade sitt viktiga dokument: Almagest.
Tryckt återgivning av en geocentrisk kosmologisk modell från Cosmographia, Antwerpen, 1539. Kredit: Wikipedia Commons/Fastfission
I Almagest lade Ptolemaios ut sin teori för ett jordcentrerat universum, med månen, solen, planeterna och stjärnorna i koncentriska kristallsfärer som roterade runt planeten. Han hade naturligtvis fel om universum, men hans diagram och tabeller var otroligt exakta och mätte ljusstyrkan och platsen för mer än 1 000 stjärnor.
Tusen år senare genomförde den arabiske astronomen Abd al-Rahman al-Sufi en ännu mer detaljerad mätning av himlen med hjälp av en astrolabium.
En av historiens mest kända astronomer var dansken Tycho Brahe. Han var känd för sin förmåga att mäta stjärnors position och byggde otroligt exakta instrument för tiden att göra jobbet. Han mätte stjärnornas positioner inom 15 till 35 bågsekunders noggrannhet. Bara för jämförelse, ett människohår som hålls 10 meter bort är en bågesekund brett.
Jag måste också informera dig om att Brahe hade en falsk näsa. Han förlorade sin i en duell, men fick ett brassbyte.
År 1807 var Friedrich Bessel den första astronomen som mätte avståndet till en närliggande stjärna 61 Cygni. Han använde tekniken med parallax, genom att mäta vinkeln till stjärnan när jorden var på ena sidan av solen, och sedan mäta den igen 6 månader senare när jorden var på andra sidan.
Med parallaxteknik observerar astronomer objekt i motsatta ändar av jordens bana runt solen för att exakt mäta dess avstånd. Kredit: Alexandra Angelich, NRAO/AUI/NSF.
Under loppet av denna period rör sig denna relativt närmare stjärna något fram och tillbaka mot galaxens mer avlägsna bakgrund.
Och under de kommande två århundradena förfinade andra astronomer denna teknik ytterligare och blev bättre och bättre på att räkna ut stjärnornas avstånd och rörelser.
Men för att verkligen spåra stjärnornas positioner och rörelser behövde vi åka till rymden. 1989 lanserade Europeiska rymdorganisationen sitt Hipparcos-uppdrag, uppkallat efter den grekiske astronomen vi pratade om tidigare. Dess uppgift var att mäta positionen och rörelsen för de närliggande stjärnorna i Vintergatan. Under loppet av sitt uppdrag mätte Hipparcos exakt 118 000 stjärnor och gav grova beräkningar för ytterligare 2 miljoner stjärnor.
Det var användbart, och astronomer har förlitat sig på det sedan dess, men något bättre har kommit, och dess namn är Gaia.
Kredit: ESA / ATG medialab; Bakgrundskredit: ESO / S. Brunier
Den europeiska rymdorganisationens Gaia in, som lanserades i december 2013, håller på att kartlägga en miljard stjärnor i Vintergatan. Det är miljarder, med ett B, och står för cirka 1 % av stjärnorna i galaxen. Rymdskeppet kommer att spåra rörelsen för 150 miljoner stjärnor och berätta vart allt tar vägen över tiden. Det kommer att bli en bra prestation. Hipparchus skulle vara stolt.
Med de mest exakta mätningarna, tagna år efter år, kan stjärnornas rörelser verkligen beräknas. Även om de inte räcker för att se med blotta ögat, under tusentals och tiotusentals år, förändras stjärnornas positioner dramatiskt på himlen.
De välbekanta stjärnorna i Stora björnen ser till exempel ut hur de gör idag. Men om du går framåt eller bakåt i tiden , stjärnornas positioner ser väldigt olika ut, och till slut helt oigenkännliga.
När en stjärna rör sig i sidled över himlen kallar astronomer detta för 'korrekt rörelse'. Hastigheten som en stjärna rör sig är vanligtvis cirka 0,1 bågssekund per år. Detta är nästan omärkligt, men under loppet av till exempel 2000 år skulle en typisk stjärna ha rört sig över himlen med ungefär en halv grad, eller månens bredd på himlen.
En 20-årig animation som visar den korrekta rörelsen av Barnard's Star. Kredit: Steve Quirk, bilder i det offentliga området.
Stjärnan med den snabbaste egenrörelsen som vi känner till är Barnards stjärna, som glider genom himlen med 10,25 bågsekunder per år. Under samma 2000-årsperiod skulle den ha rört sig 5,5 grader, eller ungefär 11 gånger bredden på din hand. Väldigt snabbt.
När en stjärna rör sig mot eller bort från oss, kallar astronomer det för radiell hastighet. De mäter detta genom att beräkna dopplerskiftet. Ljuset från stjärnor som rör sig mot oss förskjuts mot den blå sidan av spektrumet, medan stjärnor som rör sig bort från oss är rödförskjutna.
Mellan rätt rörelse och rödförskjutning kan du få en exakt beräkning av den exakta vägen en stjärna rör sig på himlen.
Kredit: ESA / ATG medialab
Vi vet till exempel att dvärgstjärnan Hipparcos 85605 snabbt rör sig mot oss. Det är 16 ljusår bort just nu, men under de närmaste hundra tusen åren kommer det att komma så nära som 0,13 ljusår bort, eller ungefär 8 200 gånger avståndet från jorden till solen. Detta kommer inte att orsaka oss någon direkt effekt, men gravitationsinteraktionen från stjärnan kan sparka ut ett gäng kometer ur Oorts moln och skicka dem ner mot det inre solsystemet.
Stjärnornas rörelser är ganska milda, de trängs genom gravitationsinteraktioner när de kretsar runt Vintergatans centrum. Men det finns andra, mer katastrofala händelser som kan få stjärnor att röra sig mycket snabbare genom rymden.
När ett binärt par stjärnor kommer för nära det supermassiva svarta hålet i mitten av Vintergatan, kan man bli förtärd av det svarta hålet. Den andra har nu hastigheten, utan den extra massan av dess följeslagare. Detta ger den en kick med hög hastighet. Ungefär en gång vart 100 000:e år sparkas en stjärna direkt ut ur Vintergatan från det galaktiska centrumet.
En skurkstjärna som sparkas ut ur en galax. Kredit: NASA, ESA och G. Bacon (STScI)
En annan situation kan hända där en mindre stjärna kretsar runt en supermassiv följeslagare. Med tiden sväller den massiva stjärnan upp som superjätte och detonerar sedan som en supernova. Som en sten som frigörs från en slunga hålls den mindre stjärnan inte längre på plats av gravitationen, och den susar ut i rymden med otroliga hastigheter.
Astronomer har upptäckt dessa hyperhastighetsstjärnor som rör sig med 1,1 miljoner kilometer i timmen i förhållande till Vintergatans centrum.
Alla metoder för stjärnrörelser som jag pratat om hittills är naturliga. Men kan du föreställa dig en framtida civilisation som blir så kraftfull att den kan röra stjärnorna själva?
1987 presenterade den ryske astrofysikern Leonid Shkadov en teknik som kunde förflytta en stjärna över långa tidsperioder. Genom att bygga en enorm spegel och placera den på ena sidan av en stjärna, kan stjärnan själv agera som en propeller.
Ett exempel på en stjärnmotor som använder en spegel och en Dyson Swarm. Kreditera: Vedexent på engelska Wikipedia (CC BY-SA 3.0)
Fotoner från stjärnan skulle reflektera från spegeln och ge fart som ett solsegel. Spegeln i sig skulle vara tillräckligt massiv för att dess gravitation skulle attrahera stjärnan, men det lätta trycket från stjärnan skulle hindra den från att falla in. Detta skulle skapa ett långsamt men stadigt tryck på andra sidan av stjärnan och accelerera den i vilken riktning som helst. civilisationen ville ha.
Under loppet av några miljarder år kunde en stjärna flyttas i stort sett var som helst en civilisation ville ha inom sin värdgalax.
Detta skulle vara en riktig typ III-civilisation. Ett enormt imperium med sådan kraft och förmåga att de kan ordna om stjärnorna i hela sin galax till en konfiguration som de tycker är mer användbar. Kanske arrangerar de alla stjärnor i en stor sfär, eller något slags geometriskt objekt, för att minimera transit- och kommunikationstider. Eller kanske är det mer meningsfullt att trycka in dem alla till en ren platt skiva.
Otroligt nog har astronomer faktiskt letat efter galaxer som denna. I teorin borde en galax under kontroll av en typ III-civilisation vara uppenbar genom våglängden av ljus de avger. Men än så länge har ingen dykt upp. Det är alla normala, naturliga galaxer så långt vi kan se i alla riktningar.
Under våra korta liv ser det ut som om himlen är frusen. Stjärnorna förblir i sina exakta positioner för alltid, men om du kunde snabba upp tiden skulle du se att allt är i rörelse, hela tiden, med stjärnor som rör sig fram och tillbaka, som flygplan över himlen. Du behöver bara ha tålamod för att se det.
Podcast (ljud): Ladda ner (Längd: 11:07 — 3,8 MB)
Prenumerera: Apple Podcasts | RSS
Podcast (video): Ladda ner (Längd: 11:11 — 145,3 MB)
Prenumerera: Apple Podcasts | RSS