BBC - The Beginning and End of the Universe

En god tumregel är att inom vetenskapen

är det oftast de enklaste frågorna som är svårast att besvara.

Frågor som: "Hur började universum?"

För inte alltför länge sedan, hade vetenskapen inte verktygen

för att ens börja svara på frågorna om universums ursprung.

Men under de senaste hundra åren har det gjorts en rad genombrott

av män och kvinnor,

som genom observation, beslutsamhet och till och med ren tur,

har lyckats lösa detta enorma, kosmiska mysterium.

Detta var riktigt astronomiskt guld.

Jag tänker återskapa deras mest berömda upptäckter

och genomföra deras största experiment.

Trettio tusen kilometer i sekunden.

Som tar oss från de allra största objekten i universum

till de oändligt små.

Tills jag når gränsen för vår kunskap, genom att resa tillbaka i tiden

för att återskapa universums begynnelse.

Ögonblicket en miljondels sekund efter att universum bildades.

Detta är en tid innan själva materian

hade skapats i någon form som vi känner igen.

Det är så nära skapelsen vi kan hoppas på att komma.

Tidernas begynnelse.

Själva universums begynnelse.

Det är ett anmärkningsvärt faktum att det tog vetenskapen hundratals år

att bilda en teori som förklarar universums ursprung,

i synnerhet när

frågan är så enkel och grundläggande.

Det ligger något genuint mänskligt i att ställa oss frågan

var allt detta kommer ifrån.

Kanske för att det är en djupare och mer grundläggande version av,

var kommer jag ifrån?

Ändå har man i människans historia,

endast kunnat svara på denna till synes enkla fråga

genom religionerna.

Inte förrän i mitten av 1900-talet

började vetenskapen bilda en egen sammanhängande och övertygande berättelse.

Det var en berättelse som byggde på teori, förutsägelser och observation.

Berättelsen som äntligen kunde förklara

vad som hände i tidernas begynnelse.

Själva universums begynnelse.

För lite mer än hundra år sedan,

i den mån vetenskapsmännen över huvud taget övervägde universum existens,

ansåg man att det var evigt, oändligt och stabilt.

Ingen början och inget slut.

Så att ens ställa sig frågan

om universums ursprung var omöjligt.

Men i början av 1900-talet började det att förändras.

Nya upptäckter ifrågasatte gamla sanningar

och banade väg för frågor om var universum kom ifrån.

En iakttagelse förändrade vår uppfattning om universums sanna storlek.

Det började med ett mysterium på himlen.

I början av 1900-talet,

var det allmänt känt att vårt solsystem låg i en galax,

Vintergatan.

Varje enskild stjärna som vi kan se på himlen med blotta ögat,

ligger i vår egen galax.

Fram till 1920-talet utgjorde alla dessa stjärnor,

denna enskilda galax, hela universums omfattning.

Utanför den fanns bara ett tomrum.

Men det fanns även några gåtfulla objekt där uppe,

som man knappt kunde urskilja med blotta ögat,

som såg annorlunda ut.

En av de mest märkbara är Andromeda.

Du kan se Andromeda om du vet var du ska titta.

Om du börjar från Cassiopeja,

de fem stjärnorna som är formade som ett liggande M,

och drar en linje genom M: ets spetsar

och tittar en aning uppåt, så hittar du den.

Jag ska ta kikaren till hjälp.

Till att börja med...

Och om jag...

Spanar över, ja, där är den.

Man ser att det inte är en stjärna.

Det är som en svag, suddig fläck

mitt emellan två stjärnor.

Där uppe är den.

Där är M31, den stora Andromedanebulosan.

De kallades för nebulosor

för sitt suddiga, tunna och dunkla utseende.

Ordet nebulosa kommer från latinets ord för moln.

Dessa diffusa objekt var utspridda

över hela natthimlen.

Teleskop kunde avslöja att många av dess nebulosor

var mycket mer komplexa än enkla moln av interstellär materia.

De såg ut att vara omfattande stjärnsamlingar,

och detta innebar två fängslande möjligheter.

Var de stjärnbarnkammare, en plats där stjärnor föddes

och var därmed en del av vår egen galax?

Eller, på ett djupare plan,

var dessa vackra, gåtfulla objekt galaxer i sin egen bemärkelse,

som befann sig långt utanför Vintergatan?

Innebörden av den andra möjligheten ar enorm.

Om den stämde, skulle den omedelbart och fullständigt förändra vår uppfattning

om universums storlek.

Här fanns en möjlighet

för en ambitiös astronom

att göra sig ett namn.

Kanske någon med ett riktigt stort teleskop.

Den här mannen var ett steg före.

Edwin Hubble, en man från Missouri.

Även om du träffade honom hade du aldrig ha gissat det,

för han utvecklade en märklig image, en piprökande, tedrickande man

med en utpräglat aristokratisk brittisk accent.

Hubble är antagligen den mest kända astronomen någonsin,

inte minst för sin fulländade marknadsföring av sig själv,

men även för de otroliga mätningar han gjorde.

På Hubbles tid, vad beträffar observationer,

och nya upptäckter, hade storleken en betydelse.

Idag är detta världens mest kraftfulla, optiska teleskop.

GTC,

med en spegeldiameter på över tio meter,

eller 400 tum i diameter.

Mycket större än något Hubble hade.

I september 1923,

arbetade Hubble på det som då var världens största teleskop.

Det 100 tum stora Hooker-teleskopet på Mount Wilson-observatoriet,

på toppen av de höga Sierra-bergen

med utsikt över Los Angeles och Kalifornien.

Han använde teleskopet

för att studera en av de mest prominenta nebulosorna på himlen,

Andromedanebulosan.

Samma nebulosa som jag tittade på innan.

Det var medan han observerade den,

som en väldigt speciell stjärna fångade hubbles uppmärksamhet.

En som kunde avslöja Andromedas sanna natur,

och jag tänker ta detta teleskop till hjälp för att hitta den nu.

Det här är kontrollrummet för GTC

och ikväll har de riktat teleskopet mot Andromeda

och de tänker ta en bild av den.

Tar det ungefär en minuts exponering för att få en tillräckligt klar bild?

- Det stämmer, ja. - Okej.

Nu är bilden klar, så vi ska öppna den.

Okej, här har vi Andromeda.

Det stämmer, det där är Andromeda.

Här har vi Hubbles ursprungliga fotografiska plåt.

- Ja. - Så Hubbles stjärna

är här nere i hörnet.

Kan du hitta den på din bild?

Om man jämför bilderna

Man ser inte det så tydligt, det vi ser är utkanten av galaxen,

så vi går...

...lite längre bort.

Jag förstår... Är det här bara utkanten?

Det är bara utkanten.

Jag antog att det var galaxens mitt.

Nej.

Det visar bara den högre upplösningen

- man får med ert teleskop. - Just det.

Okej, kan vi se just den stjärnan?

Ja, för att hitta just den stjärnan, eftersom den är så svag,

måste vi leta efter referenspunkter som är ljusare,

och i det här fallet ser vi fyra stjärnor här,

som är de här fyra stjärnorna,

och stjärnan som Hubble hittade är den här.

- Där är den, Hubbles... - Den lilla stjärnan

är den som Hubble hittade.

Otroligt.

Kan ni bedöma storleken på stjärnan?

Ja, vi måste göra lite bildbehandling,

- men vi kan göra det. - Okej.

Hubble hade hittat sin stjärna.

Han visste att den var speciell, för när han jämförde sin plåt

med andra som hade tagits föregående nätter,

märkte han att hans stjärna förändrades i ljusstyrka.

Vissa nätter var den ljusare och andra var den svagare.

Han insåg att det här var en variabel stjärna

och han förstod vad det innebar.

Han förstod att det här var riktigt astronomiskt guld.

Hans stjärna var en cepheidvariabel.

Bland stjärnornas stjärnor, är cepheidvariabler

något väldigt speciellt.

För genom att studera hur deras ljusstyrka förändras,

kan astronomer beräkna hur långt bort de är.

Hubbles cepheid var den första som upptäcktes i ett nebulosa,

så han visste att om han kunde mäta dess period,

så skulle han kunna räkna ut hur långt från oss den var.

Hubble började därför mäta noggrant

hur ljusstyrkan på hans stjärna varierade.

Det är inte svårt att föreställa sig hur spännande det var för Hubble.

Han hade möjligheten

att kunna lösa en grundläggande, om än en enkel fråga.

Fanns denna nebulosa innanför Vintergatan eller utanför?

Svaret skulle omforma vår kunskap om universum.

Hubble mätte luminansen och ljusstyrkan hos sin stjärna

under flera nätter, och lade in det på den här kurvan.

När vi mätte den i natt hade den ett värde på 18,6.

Jag vet, eftersom när de mätte den igår natt, var den något svagare,

så faller den på den här sidan om kurvan.

Men ju viktigare är perioden,

i dagar räknat, från den ljusaste punkten till nästa ljusaste punkt.

Enligt Hubbles beräkningar var det 31,415 dagar.

Detta är det viktiga måttet.

Med hjälp av detta och stjärnans ljusstyrka,

kunde Hubble räkna ut avståndet till Andromedanebulosan.

Det var tydligt att den här stjärnan var väldigt långt borta,

men när Hubble gjorde sin beräkning,

kom han fram till att den låg 900 000 ljusår bort,

vilket gör stjärnan till det mest avlägsna objektet som någonsin registrerats.

Det kunde bara betyda en sak,

inte bara att Andromeda är en galax i sig,