Hur kan man veta långa avstånd i rymden?

Lantmätererimetoder fungerar i vår galax. Bra. Det kanske går att använda ”herons formel” för våra grannar. Min ursprungliga fråga gällde mer de riktigt stora avstånden. Miljarder ljusår, möjligheten att se ursprunget, typ big bang. De signaler vi kan se, låt oss kalla det ljus, från objekt väldigt långt borta måste väl ha passerat genom galaxer, galaxhopar och ha en signifikant avböjning pga. gravitation?

Frågan ställdes 2022-12-11 av Jonas, 59 år.

För att mäta avstånd till stjärnor och galaxer som ligger bortom ”lantmätarmetodernas räckvidd” (där den årliga förflyttningen blir så liten att vi inte kan mäta den) så använder vi vad vi lär oss från de stjärnor som ligger inom räckvidden. Utifrån stjärnors spektra eller hur deras ljusstyrkor och färger varierar med tiden kan vi säga ”stjärnor med den här egenskapen är alla nästan precis lika ljusstarka” och då kan vi när vi i en avlägsen galax ser mycket ljussvaga stjärnor med denna egenskap säga: dessa stjärnor och galaxen de tillhör måste vara ”så” långt bort. En väldigt användbar sådan typ av stjärnor är ”Cepheidvariabler” vilka låter oss mäta mycket större avstånd. En ännu mer extrem typ är supernovor av ”Typ Ia” (exploderande stjärnor) som under några dagar blir lika ljusa som en hel stor galax och kan ses på väldigt stora avstånd i universum. (De eftersöks i mönstringar som regelbundet avbildar väldigt många avlägsna galaxer – man kan ju inte veta var och när en supernovaexplosion ska inträffa.) Hur ljusstarka de egentligen är har vi lärt oss bland annat från supernovor i galaxer med avstånd kända från bland annat Cepheidvariabler. Man bygger alltså upp en ”stege” av olika avståndsmätningsmetoder som bygger på varandra. Det finns också flera andra metoder som bekräftar avståndsskalan. Givetvis finns det osäkerheter i allt man mäter men den storskaliga bilden av det synliga universum är stabil.

Vi har ganska bra koll på effekten av avböjning i det synliga universum. Genom riktigt massiva galaxhopar kan vi se att bilder av bakomliggande galaxer deformeras och ibland ger upphov till flera deformerade bilder nära varandra. Bilderna ligger inom en bråkdel av en grads vinkel från varandra så avböjningseffekten är inte stor ens där. Om avböjning vore regel för objekt på riktigt stora avstånd så skulle avlägsna galaxer i allmänhet se deformerade och konstiga ut, vilket de inte gör.

Vi kan inte se tillbaks till big bang eftersom universum var hett och joniserat och helt ogenomskinligt de första ca 380000 åren. I den kosmiska mikrovågsbakgrunden kan vi se små strukturer, ”frön” till galaxhopar, från tiden då universum blev transparent.

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