Galaxer och universums uppbyggnad

Universum är uppbyggt som en hierarki av allt större strukturer. Stjärnor samlas i enorma system som kallas galaxer, ansamlingar av allt från några miljoner till mer än tusen miljarder stjärnor som hålls samman av sin gemensamma gravitation. Vår egen galax heter Vintergatan och innehåller uppskattningsvis 100 till 400 miljarder stjärnor i en roterande, spiralformad skiva, omkring 100 000 ljusår i diameter.

Solen är en helt vanlig stjärna som ligger ute i en av Vintergatans spiralarmar, omkring 27 000 ljusår från galaxens centrum. På en mörk natt ser vi en del av vår egen galax som ett svagt, mjölkvitt band över himlen: det är ljuset från miljoner stjärnor så långt bort att de smälter samman för ögat.

Vintergatan är inte ensam. Tillsammans med Andromedagalaxen, omkring 2,5 miljoner ljusår bort, och dussintals mindre galaxer bildar den Lokala gruppen. Större samlingar med hundratals eller tusentals galaxer kallas galaxhopar. Grupper och hopar samlas i sin tur i superkluster, några av de största sammanhängande strukturerna astronomer känner till.

På den allra största skalan ligger galaxerna inte utspridda på måfå. De bildar ett nätverk av trådar och väggar, en kosmisk väv, med enorma, nästan tomma områden mellan sig, kallade tomrum. Ett av de största kända tomrummen, Boötes-tomrummet, är omkring 330 miljoner ljusår i diameter och innehåller häpnadsväckande få galaxer.

Universum är omkring 13,8 miljarder år gammalt, men det betyder inte att det observerbara universum bara sträcker sig 13,8 miljarder ljusår åt varje håll. Eftersom rymden har expanderat under hela den tid ljuset varit på väg till oss är det observerbara universums diameter i dag omkring 93 miljarder ljusår, mycket större än åldern ensam skulle antyda.

Det här lär du dig

Beskriva hierarkin av strukturer i universum, från stjärnor till galaxhopar och kosmisk väv
Ange var solen och jorden befinner sig i Vintergatan
Namnge Lokala gruppen och ge exempel på dess galaxer
Förklara varför universums ålder och det observerbara universums storlek inte är samma tal

Begrepp att kunna

Galax: En ansamling av allt från några miljoner till mer än tusen miljarder stjärnor, tillsammans med gas och stoft, som hålls samman av gravitation.
Vintergatan: Vår egen galax, en spiralformad skiva med uppskattningsvis 100 till 400 miljarder stjärnor, omkring 100 000 ljusår i diameter.
Lokala gruppen: Den samling av dussintals galaxer som Vintergatan tillhör, med Vintergatan och Andromedagalaxen som de två största medlemmarna.
Galaxhop: En stor samling galaxer, ofta betydligt fler än i Lokala gruppen, som hålls samman av sin gemensamma gravitation.
Superkluster: En ansamling av galaxgrupper och galaxhopar, en av de största strukturer astronomer känner till i universum.
Kosmisk väv: Det storskaliga mönstret av trådar och väggar av galaxer med stora, nästan tomma områden, kallade tomrum, mellan sig.

Vanliga svårigheter

Tror att Vintergatan är hela universum

Vintergatan är vår egen galax, men bara en bland hundratals miljarder galaxer i det observerbara universum. Nästan alla enskilda ljuspunkter vi ser på natthimlen med blotta ögat tillhör dock just Vintergatan, vilket gör det lätt att glömma hur mycket mer som finns längre bort.

Tror att universums ålder och storlek är samma tal

Universum är omkring 13,8 miljarder år gammalt, men det observerbara universum sträcker sig mycket längre än 13,8 miljarder ljusår åt varje håll. Rymden har expanderat under hela tiden ljuset varit på väg till oss, så det observerbara universums radie är i dag omkring 46 miljarder ljusår, inte 13,8 miljarder.

Tror att galaxer ligger jämnt utspridda i rymden

Galaxer samlas i grupper, hopar och superkluster, och mellan dessa finns enorma, nästan tomma områden kallade tomrum. Fördelningen liknar mer ett nätverk av trådar och väggar än ett jämnt damm av galaxer utspritt över hela rymden.

I verkligheten

Boötes-tomrummet är ett område av rymden omkring 330 miljoner ljusår i diameter som innehåller häpnadsväckande få galaxer.

Tomrummet visar hur ojämnt galaxer är fördelade på stor skala. De flesta galaxer samlas i täta väggar och trådar runt sådana tomrum, i stället för att vara utspridda jämnt genom hela rymden.

En bild från ett rymdteleskop av en liten fläck av himlen, inte större än ett sandkorn hållet på armlängds avstånd, visar flera tusen galaxer.

Nästan varje ljuspunkt i en sådan bild är en hel galax, inte en enskild stjärna. Att en så liten del av himlen innehåller så många galaxer ger en känsla av hur många hundratals miljarder galaxer det observerbara universum kan innehålla.

Tips

Gör en zoom-ut-övning: skriv ner namnen Vintergatan, Lokala gruppen, galaxhop och superkluster i ordning och notera ett ungefärligt mått för var nivå, så att du ser hur mycket större varje steg blir än det föregående.
Slå upp en karta över den kosmiska väven, till exempel från en galaxkartläggning, och lägg märke till hur galaxerna bildar trådar och väggar runt tomrum i stället för att ligga utspridda jämnt.
Jämför universums ålder (13,8 miljarder år) med det observerbara universums storlek (omkring 93 miljarder ljusår i diameter) och fundera på varför expansionen gör att de två talen inte stämmer ihop rakt av.

Testa dig själv

1. Universum är 13,8 miljarder år gammalt. Betyder det att det observerbara universums radie är 13,8 miljarder ljusår?

Nej. Rymden har expanderat hela tiden medan ljuset varit på väg till oss, så de mest avlägsna källorna vars ljus når oss nu ligger i dag mycket längre bort än 13,8 miljarder ljusår. Det observerbara universums radie är i stället omkring 46 miljarder ljusår, och diametern omkring 93 miljarder ljusår.

2. Hur skiljer sig Vintergatan, Lokala gruppen och ett superkluster åt i storlek?

Vintergatan är en enskild galax, omkring 100 000 ljusår i diameter. Lokala gruppen är en samling av dussintals galaxer, bland dem Vintergatan och Andromedagalaxen, och sträcker sig över flera miljoner ljusår. Ett superkluster är ännu större: en ansamling av många galaxhopar, vardera betydligt större än Lokala gruppen.

3. Varför är galaxer inte jämnt utspridda i rymden?

Gravitationen drar galaxer mot varandra, så områden som redan har lite mer materia drar till sig ännu mer över tid. Det skapar täta väggar och trådar av galaxer, medan andra områden töms och blir till stora, nästan galaxfria tomrum. Resultatet är den kosmiska väven i stället för en jämn fördelning.

Ur kursplanen

Fysik åk 7–9 · Fysiken i naturen och samhället
Universums uppkomst, uppbyggnad och utveckling samt förutsättningar för att finna planeter och liv i andra solsystem.
Fysik nivå 2 · Universum, materien och strålning
Huvuddragen i universums utveckling och struktur, till exempel stjärnbildning och exoplaneter.

Källa: Skolverket, centralt innehåll.

Bygger på

Solsystemet och planeterna

Leder vidare till

Exoplaneter och liv i universum

Träna fysik gratis

Det här ämnet har inga egna träningsuppgifter än, men du kan träna på andra ämnen för din nivå.

Börja träna