Hvad er det største faste objekt i universet?
Spørgsmålet er vagt. Ved første øjekast ville de fleste mennesker straks springe til den konklusion, at en eller anden oppustet rød supergigantstjerne eller et ekstragalaktisk supermassivt sort hul har titlen som den største fysiske ting, der eksisterer inden for rammerne af vores univers. Der er imidlertid noget fundamentalt galt med den konklusion; disse objekter er ikke faste.
Som de fleste ved, findes stof i fire grundlæggende tilstande (som vi kender til og bruger til at studere). Disse tilstande er gas, flydende, fast stof og plasma. Hvad de fleste mennesker ikke ved, er, at mere end 99 % af stoffet i det synlige univers består af den fjerde tilstand, plasma. I princippet er alt, hvad vi kan se på vores nattehimmel med det blotte øje, som f.eks. stjerner og galakser, en form for plasma. Fordi der er en tydelig forskel mellem plasma og de tre andre stoftilstande, er ting, der består af plasma, ikke rigtig faste. Derfor kan disse objekter ikke indgå i en beregning af det største faste objekt i universet.
Så, indskrænker denne antagelse i bund og grund vores søgning til den største planet i universet? Ikke helt. Tag for eksempel Jupiter, en gasgigant. Næsten hele dens masse er i form af gasformig (eller metallisk) brint, der cirkulerer omkring en lille kerne i et tykt lag atmosfære. Saturn, Uranus og Neptun giver også lignende strukturer. Gasgiganterne kan tilsyneladende også skrabes af den ordsproglige liste over de største faste objekter i universet.
Den anden elementære fejl ved det stillede spørgsmål er, at det ikke definerer, hvad “stor” er. Noget kan være større end noget andet, hvis det giver mere masse, en større radius, en højere massefylde eller en hvilken som helst anden række andre himmelske faktorer virkelig. Fordi mennesker normalt tænker på “stor” som noget, der er fysisk større end noget andet ved en visuel vurdering, vil denne undersøgelse fokusere på et objekts fysiske volumen, som normalt afhænger af dets radius.
Okay, så er vi klar til at gå i gang med bøgerne! Ikke helt. For spørgsmålet har endnu en formalitet, som der skal tages hensyn til. Det fremgår af problemformuleringen, at vi forsøger at finde det største faste objekt i universet. Hvordan kan vi overhovedet gøre det, når vi kun ser en lille brøkdel af det observerbare univers, selv med vores mest kraftfulde teleskoper? Vi er nødt til at indsnævre vores spørgsmål til kun at omfatte det, vi kan observere. Så det rigtige spørgsmål er:
Hvad er det største faste objekt, målt efter volumen, som vi indtil videre har opdaget i det observerbare univers? Lad os begynde.
Først skal vi starte i det små ved at analysere vores solsystem. Ved første øjekast ser det ud til, at Jorden er indehaveren af det blå bånd, da den er den største stenplanet, der kredser om solen. Men ved nærmere eftersyn vil man indse, at Jorden selv ikke er helt fast. Jordens ydre kerne, der er komprimeret af et kilometer tykt lag af fast klippe, består af smeltet jern, som er den væske, der holder vores beskyttende magnetfelt konstant aktivt. Man har også postuleret, at der også findes en flydende kerne på Venus, den næststørste stenplanet.
Den næste kæmpestore faste kandidat er Mars. Mars gav engang en flydende kerne og en varm kappe, hvilket var ansvarlig for alle dens vulkanske og tektoniske træk. I dag er Mars’ kerne imidlertid siden blevet størknet, hvilket fuldstændig fratager den et defensivt magnetfelt mod solstråling. Selv om der teoretisk set stadig findes lommer af flydende kappe, kunne Mars’ struktur forblive helt intakt, hvis disse lommer forsvandt.
Mars har en radius på 3390 kilometer, og den er helt fast. Jorden har en radius på 6371 kilometer, og den er stadig vært for et flydende indre. Så det største fuldstændig faste objekt i forhold til volumen i universet må ligge et sted mellem disse to radier. Tja, ikke helt…
Selv om det ydre af gasgiganter er, som navnet antyder, gasformigt, så har gasgiganter dog relativt store faste kerner i deres centrum. Jupiters faste kerne menes at bestå helt af sten, metal og is, og den kan være op til 20 gange Jordens masse. Selv om de ekstreme temperaturer i dens kerne (~36.000 K) kunne tyde på en smeltet kernestruktur, holder det enorme tryk fra tusindvis af kilometer af komprimeret brint og helium sandsynligvis kernen helt fast. Jupiters kerne er blevet teoretiseret til at have en radius på op til 0,1 gange Jupiters radius, dvs. ca. 7.000 km. Det giver den en kæmpestor massefylde på over 80.000 kg/m³.
Vi har opdaget exoplaneter, der er større end Jupiter, og som ville have forholdsmæssigt større faste kerner. Men når en planet når en vis masse (ca. 13 gange Jupiters), ophører objektet med at være en planet og bliver en brun dværg. En brun dværg er kendetegnet ved sin evne til at foretage deuteriumfusion, hvorefter den sandsynligvis ikke længere har en fast kerne. Så en planet med en masse på 13 Jupiter-masser ville (potentielt) have en fast kerne med en masse på 260 Jordens masse. Hvis man antager, at en sådan planet ville have en kerne, der har omtrent samme massefylde som Jupiters, ville kernen på denne planet med høj masse være ca. 16.500 km eller 2,58 gange Jordens radius!
Så det største fysiske faste naturlige objekt, der er muligt i vores univers efter volumen, er den faste kerne på en hypotetisk planet med høj masse, der lige er på nippet til at erklære sin status som en brun dværg. Cool! Her er nu en liste over nogle virkelig store strukturer i vores univers. God fornøjelse!
10) Største ikke-kugleformede faste objekt: Haumea – 620 km radius.
9) Største måne: Ganymedes – 2634 km radius.
8) Største klippefyldte planet: Kepler 277c – 3,36 jordradius (21.400 km).
7) Største gasgigantplanet: HD 100546 b – 6 Jupiter-radius (419.466 km).
6) Største ringsystem: J 1407 b – 0,6 AU radius (90 millioner km).
5) Største stjerne: UY Scuti – 1708 solradius (1,19 milliarder km).
4) Største sorte hul: TON 618 – 1300 AU radius (195,0 milliarder km).
3) Største (stort set intakte) tåge: LAB-1 – 300.000 lysår i diameter.
2) Største galakse: IC 1101 – 3,92 millioner lysår i diameter.
1) Største struktur: Herkules-Corona Borealis Great Wall – 10 milliarder lysår i diameter.
