Hur kan man veta avstånd i rymden?

I ett teleskop. Hur kan man veta avstånd? Rum-tiden kröker ju sig. Arbetar man efter en modell med jorden i centrum? Till andra stjärnor eller galaxer... Drar man raka linjer och beräknar avstånd från rödljusförskjutning? Är rödljusförskjutning samma som avstånd eller tar man hänsyn till ljusets krökning i gravitationsfält?

Frågan ställdes 2022-12-02 av jonas, 59 år.

Man räknar alltid med avstånd längs en rät linje från jorden (korrigerat så att avståndet gäller från solen). Krökningen av rummet är väldigt liten och andra mätosäkerheter i avståndet är väldigt mycket större.

Endast i speciella fall kan man behöva ta hänsyn till rumstidens krökning. Detta gäller när ljuset från en avlägsen stjärna i vintergatan eller från en mycket avlägsen galax i universum på sin väg till oss passerar väldigt nära en annan stjärna respektive genom en galaxhop som skapar två eller flera bilder av bakgrundsobjektet – en så kallad gravitationell linseffekt. Då är det intressant om man kan se att något (till exempel ett utbrott av något slag) syns med en tidsskillnad mellan de olika bilderna. I så fall bidrar det till ännu mer precisa uppskattningar av avstånd och gravitationslinsens geometri och massa.

Att översätta rödförskjutning till avstånd fungerar bara på väldigt stora avstånd i universum, där hastigheten i universums expansion är mycket större än galaxens egen individuella fart i sin galaxhop. För stjärnor i Vintergatan är det lika vanligt att spektra är blåförskjutna som att de är rödförskjutna. Detta avspeglar bara stjärnans speciella hastighet mot eller bort från solen. Dessa hastigheter är vanligen något eller några tiotals kilometer per sekund!

Grunden för alla avståndsmätningar i universum är rena ”lantmätarmetoder”. Om du håller upp pekfingret framför dig och blundar först med det ena ögat och sedan med det andra så tycks fingret flytta sig mot bakgrunden. I astronomin utnyttjar man att jorden flyttar sig runt solen och att närbelägna stjärnor tycks flytta sig längre fram och tillbaka under året än vad avlägsna stjärnor gör. Nu finns en europeisk satellit vid namn Gaia som gör sådana mätningar och mäter avstånd till nästan två miljarder stjärnor i vintergatan. För att mäta avstånd längre bort i universum bygger man andra metoder baserade på vad vi lärt oss om olika stjärntypers ljusstyrkor utifrån denna grundläggande metod.

Frågan besvarades av Bengt Edvardsson, universitetslektor vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.