#4: Att bygga galaxer av glödlampor

Av Anders Nyholm

Antenngalaxerna (NGC4038 och NGC 4039). Foto: Robert Gendler.

Många av de dimfläckar som teleskopen visar oss på himlen tillhör inte vår galax Vintergatan, utan är andra galaxer på miljontals ljusårs avstånd från oss. När smålänningen Erik Holmberg (1908–2000) disputerade i astronomi 1937 i Lund var denna kunskap om universum ny. Som doktorand hade Holmberg granskat fotografier tagna vid observatoriet i Heidelberg för att undersöka hur galaxer hopar sig i par och större grupper. Han diskuterade i en artikel 1940 möjligheten att galaxparen uppstod genom infångning, där tidvattenkrafterna som galaxerna utövade på varandra fick dem att förlora rörelseenergi och på så sätt göra det lättare för två galaxer som inte tidigare varit bundna till varandra att bilda ett galaxpar. Som exempel pekade Holmberg på Antenngalaxerna, ett berömt galaxpar vars inre struktur är oordnad och där långa strängar av material har kastats ut i rymden. Här såg tidvattenkrafter ut att verka under sammansmältningen av galaxerna. Att göra en teoretisk modell för hur ett galaxpar rör sig och studera den under en hel sammansmältning hade runt 1940 dock inneburit ett stort beräkningsarbete för hand, i en tid strax före den elektroniska datorn.

På observatoriet i Lund gav sig Holmberg därför i kast med ett finurligt experiment, där han på en 3 x 4 m bordsskiva efterliknade ett galaxpar som fångade in varandra. Hans idé byggde på att både gravitation och ljus avtar med kvadraten på avståndet – dubbleras en källas avstånd blir dess skenbara styrka en fjärdedel av den tidigare. Holmberg ställde i experimentet två uppsättningar glödlampor på bordet. I varje uppsättning, som representerade en galax, ingick 37 glödlampor (ställda i koncentriska cirklar, där yttersta cirkeln var 0,8 m i diameter). Ljus fick här alltså representera gravitation, och varje glödlampa motsvarade en klunga av stjärnor med en viss massa. Under försökets lopp ersattes en lampa i taget med en fotocell, ljusstyrkan från de övriga lamporna mättes och lamporna flyttades ett stycke enligt mätvärdena. Sedan upprepades mätningarna med fotocellen. Med ljuset till hjälp kunde Holmberg således efterlikna hur galaxerna påverkade varandra med gravitation. Genom lampornas förflyttning bevittnade han hur tidvattenkrafterna kunde underlätta en infångning, liksom hur spiralarmar bildades under passagens lopp.

Figur hämtad från Erik Holmberg, “On the Clustering Tendencies among the Nebulae, part II”, Astrophysical Journal, vol. 94, 1941, s. 391. © AAS. Reproduced with permission. 

November 1941, när andra världskriget rasat i över två år, gav Astrophysical Journal i USA ut Holmbergs studie. ”Bland mina mindre artiklar tycker jag särskilt om 1941”, skrev Holmberg 1986 i ett brev till en kollega. Angående experimentet konstaterade Holmberg i samma brev att han haft liten budget, att han fick göra allt själv (till exempel elinstallationerna) och att det gav extra krydda och tillfredsställelse när det gick att sköta allt på egen hand. Kurvlinjaler och mm-rutat papper var viktiga hjälpmedel i experimentet. Glödlamporna hade utvecklats i speciellt samarbete med Luma-fabriken i Stockholm.

Från 1950-talet och framåt har allt mer raffinerade datormodeller gjorts av såväl enskilda galaxer som större anhopningar. Holmbergs resultat bekräftades. Experimentet med glödlamporna blev med tiden en del av den muntliga berättartraditionen inom astronomin. Dock verkade ingen ha gjort om själva försöket. Det konstaterade studenten Aku Venhola vid Uleåborgs universitet, som 2013 rekonstruerade Holmbergs uppställning och framgångsrikt upprepade experimentet. Samma resultat av tidvattenkrafterna kunde ses och överensstämmelsen var god med de datormodeller som gjordes parallellt. Holmbergs arbete från 1941 är en levande klassiker.

En kommentar till “#4: Att bygga galaxer av glödlampor”

  1. Professor Holmberg levde sina sista år i Sävedalen, strax öster om Göteborg. Mellan 1975 och 1980 var han ordförande i Göteborgs Astronomiska Klubb. Herr Holmberg blev då klubbens fjärde ordförande, sedan bildandet 1955.

Lämna ett svar

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *