Ny «Star Wars»! På kino! Akkurat nå!

De med premierebilletter til «The Last Jedi» har allerede rukket å se filmen i formiddag – heldiggrisene. For alle oss andre, har vi en liten distraksjon her som kan gjøre ventetiden litt mer interessant:

Et dypdykk i vitenskapen bak filmene så langt.

For ordens skyld: Spoilere for den gamle trilogien følger. 

De to solene på Tatooine

STAR WARS

Det er et av de mest ikoniske bildene fra den aller første filmen, «Et nytt håp» – den doble solnedgangen på Luke Skywalkers hjemplanet, Tatooine.

Kan to stjerner eksistere så nærme hverandre, og ha planeter i bane rundt seg? Svaret er faktisk ja.

Ikke bare er det mulig, men dobbeltstjerner er svært vanlige i virkeligheten. Mange av stjernene vi har sett og kjent på nattehimmelen i årtusener, har vist seg å ikke være én, men to eller flere ulike stjerner tett inntil hverandre – avslørt av våre stadig mer avanserte teleskoper.

Så mange som halvparten av alle stjerner på himmelen kan være del av doble eller større stjernesystemer. Det vil si at disse går i bane rundt hverandre, på samme måte som planetene er låst i en fast bane rundt sola. (Dobbeltstjernesystemer er så vanlige at noen faktisk spekulerer i om sola vår har, eller har hatt, en lillebror gjemt et sted i det dype mørket bortenfor planetene!).

Stjernenes masse, størrelse og avstand vil være avgjørende for om de kan ha beboelige planeter i bane rundt seg. Det spørs også om planeten går i bane rundt én eller begge. Noen dobbeltstjernesystemer kan ikke ha stabile planeter overhodet; deres felles gravitasjonskrefter ville slynge planeten ut i verdensrommet.

Astronomer har likevel anslått at halvparten av slike stjernesystemer kan ha planeter i stabil bane, og innenfor en beboelig sone. Det vil i praksis si at det finnes flere milliarder milliarder med potensielt beboelige dobbeltstjernesystemer, siden det er så uendelig mange kandidater å ta av.

En fremtidig menneskelig koloni på en fremmed planet kan derfor håpe på å få samme storslagne utsikt om kveldene som den Luke kunne nyte i oppveksten på Tatooine. «Tvillingsoler» er fullt mulig.

Les også: Kan datamaskiner ha følelser, og vise kjærlighet?

Reise i lyshastighet

lyshastighet

Når Luke skal vekk fra hjemplaneten, så er det om bord skipet Millennium Falcon. Kapteinen, Han Solo, skryter av at det er et av galaksens kjappeste.

Måten vi ser reisen gjennom rommet har derimot lite med virkeligheten å gjøre, både i og utenfor lyshastighet. I jaktene med imperiets jagere ser vi at Falken tilter opp og ned, eller til sidene, for å manøvrere – som for å legge seg mot vinden. Men i rommet finnes det ingen luft, og derfor heller ingen luftmotstand.

Selv om dette ser aldri så bra ut, så er det unødvendig.

Så er det lyshastigheten, da. For det første så sier vitenskapens lover, slik vi forstår dem i dag, at ingenting kan bevege seg raskere enn lys. Det å skulle akselerere et objekt til den samme hastigheten – 300 000 kilometer i sekundet! – ville krevd uendelig med energi. Heldigvis finnes det ikke noe romskip som kan kontrollere all energien i universet, det ville gått dårlig for oss.

Det ville ikke hjulpet oss stort, uansett. Å kunne reise i lysets hastighet, altså. Vi må nemlig ikke undervurdere avstandene i verdensrommet.

Stjernen som ligger nærmest vår egen sol er Proxima Centauri, og selv om vi kunne fly i 300 000 km/s ville denne reisen ta oss over fire år. Fire år – til vår aller nærmeste nabo! Dette blant milliarder på milliarder av andre stjerner.

Å krysse hele galaksen vår, Melkeveien, ville ta over 100 000 år i samme tempo. Om det så hadde vært mulig å reise i lyshastighet – og det er det altså ikke – så ville det ikke være på langt nær tilstrekkelig til å dekke avstandene vi ser i «Star Wars».

Som om ikke det var nok, så ville det tatt flere måneder å akselerere trygt fra stillestående til lyshastighet. Bare tenk på følelsen av å bli klemt bak mot seteryggen når du akselerer i en sportsbil. Å «hoppe» til lyshastighet på et øyeblikk ville utsatt alle om bord for så enorme g-krefter at de ville bli drept momentant.


Filmene prøver å sno seg unna problemet gjennom å sende skip gjennom hyperrommet – en hypotetisk, parallell dimensjon der en kan ta snarveier gjennom romtiden. Det finnes vitenskapelige teorier, inkludert strengteorien, som postulerer eksistensen av flere dimensjoner, men per i dag tilhører hyperrommet likevel fiksjonens verden, ikke fakta.

Det nærmeste vi kommer, et konsept vi verken kan bevise eller motbevise i dag, er ormehull (les mer om disse i vår «Interstellar»-artikkel). Selv om ormehull i teorien kan fungere som portaler gjennom verdensrommet, er det langt ifra plausibelt at de kan skapes eller manipuleres av romskip.

Reisene gjennom rommet i «Star Wars» er derfor ikke spesielt troverdige. Men kult er det, likevel.

Det er faktisk så kult at det inspirerer seriøse vitenskapsfolk til å jobbe på spreng for å realisere det. Romreiser slik vi kjenner dem i «Star Wars» og «Star Trek» setter ambisjonsnivået for forskere hos NASA som leker med konsepter for en overlys-motor, selv om fysikken per i dag altså tyder på at dette kan være umulig.

En må i så fall finne en form for «snarvei», som i fiksjonen. Vi venter i spenning på hva de finner på.

Han-Solo-Shot-First

En siste fun fact under dette punktet: Når Han Solo skryter av hvor kjapt skipet hans er, så sier han så berømt at han har kjørt smuglerruten «Kessel-løpet» på under 12 parsec. Men parsec er ikke en betegnelse på hastighet.

Dette er begrepet astronomer bruker om avstand, og det tilsvarer 3,26 lysår. (Som kjent er lysår også et begrep for avstand, og ikke tid – nemlig avstanden lyset kan reise på ett år).

Det kan spekuleres i om det bare er George Lucas som har dummet seg ut, ved å bruke begreper fra astronomien som han ikke forstår. Men det går an å forklare det på en mye, mye kulere måte: I det «utvidede universet» til filmserien fortelles det at Kessel-løpet egentlig er på 18 parsec, og at Solo dermed har kuttet ned reisen med 20 lysår.

Det skal han ha gjort gjennom å navigere ekstremt nære en rekke sorte hull, som forklart i denne interessante Wired-artikkelen. Men fordi rom og tid henger uløselig sammen – de er simpelthen ulike dimensjoner i romtiden – så kunne han ikke bare tatt en snarvei gjennom én av dem.

Han må også ha tatt en snarvei gjennom tiden.

Hvis dette stemmer, og han hoppet over 20 lysår gjennom rommet, må Han Solo ha vært født minst 40 år før hendelsene i «Star Wars: Episode I – The Phantom Menace». Han er dermed egentlig eldre enn Obi-Wan!

Les også: Lever vi i «The Matrix» på ordentlig? Det er det mange seriøse vitenskapsfolk som mener.

Sprenge planeter

deathstar

I «Et nytt håp» bruker Dødsstjernen en ekstremt kraftig laser til å pulverisere en hel planet. Nemlig Alderaan, hjemplaneten til prinsesse Leia.

Laservåpen er ikke noe nytt, men først nå er de for alvor på vei til å innføres i virkeligheten. Den amerikanske marinen har akkurat gjennomført en test der de viser at et avansert laservåpen kan plukke droner ned fra himmelen, og treffe ekstremt presise mål på fiendtlige skip. Se demonstrasjonen her:


Laseren på Dødsstjernen følger samme prinsipp som når barn bruker forstørrelsesglass til å sette fyr på tørre løv. Forstørrelsesglasset fokuserer alle solstrålene som treffer det til et enkelt punkt, som blir ekstremt varmt.

Dødsstjernen er på størrelse med en måne, og den huser en massiv reaktor. Disken («øyet») på utsiden av stasjonen fungerer som forstørrelsesglasset, som samler hele den samlede energien fra reaktoren til en enkel stråle, som er så intens at den kan annihilere hele planeter.

Så ville det gått an i virkeligheten? Problemet er planeter – jorda, for eksempel – er rimelig store og solide. Å få dem til å rakne i sømmene vil kreve enormt mye energi.

Selvsagt finnes det noen som har gjort matten. Et enkelt blaff av strålen til Dødsstjernen, ifølge dette blogginnlegget, må inneholde like mye energi som sola vår produserer på en hel uke.

Det er veldig, veldig mye.

En voldsom og plutselig eksplosjon, slik vi ser i filmen, er derfor urealistisk. Men det utelukker ikke den teoretiske muligheten for å ødelegge en planet med en laser.

Slike våpen kan gjøres ekstremt kraftige, dersom en kan produsere tilstrekkelig energi, og klarer å lage et stabilt system for å lede den intense strålen. I et utdrag av boka «The Science of Star Wars» fra 1999, foreslår Dr. Stuart Penn ved South Bank-universitetet i London en annen løsning:

– Laseren kunne skape en smal tunnel inn til kjernen av planeten, og så varme opp kjernen slik at den utvider seg og smelter. Jeg vet ikke om planeten akkurat ville eksplodert, men laseren kunne nok i alle fall omorganisert den, sier han.

En annen ting de påpeker i samme artikkel, er forresten at selv om det ser veldig stilig ut med strålene som møtes, så gir ikke dette mye mening vitenskapelig. Uten noen fysisk leder ville strålene fortsatt i hver sin retning.

Kraftige laservåpen er altså mulige, men kraftige som i Dødsstjernen – det spørs. Husk at «Star Wars» er laget midt under den kalde krigen, der denne fungerte utmerket som en analogi på trusselen fra atomvåpen.

Atomvåpen er ille nok. Heldigvis er det nok ennå en stund til noen finner en løsning på å fysisk utslette hele planeten på et øyeblikk.

Les også: Kunne heltene i filmsuksessen «Guardians of the Galaxy» overlevd uten romdrakt?

Asteroidebelter

asteroidfield

Vi hopper en film frem – til «Imperiet slår tilbake» (originaltittel: «The Empire Strikes Back»). I en berømt sekvens der The Millennium Falconprøver å stikke av fra imperiet, prøver Han Solo å skremme forfølgerne ved å styre skipet inn i et asteroidebelte.

C-3PO – hjelpsom, som alltid – påpeker at sjansene for å klare å passere trygt gjennom et asteroidefelt er 3720 til 1.

Likevel klarer Solo med nød og neppe å manøvrere mellom de mange, dødelige kampesteinene som fyker omkring rundt dem, mens flere av imperiets piloter ikke er like dyktige (eller heldige).

Et felt så proppende fullt av asteroider kanskje ikke umulig, men spesielt sannsynlig er det heller ikke. Fremstillingen er mye mer treffende i «2001: En romodyssé»: når de her flyr gjennom asteroidebeltet utenfor jorda, så ser vi en enslig stein sveve fredelig forbi – med tusener av kilometer til nærmeste nabo.

Stikk i strid med det C-3PO forteller, så er det sjansene for å faktisk treffe noe som har ekstremt lave odds: omkring 1 til 1 000 000 000, ifølge ett anslag.

Vi kjenner selvsagt ikke til alle asteroidefelter i universet. Men det finnes flere av dem bare her i vårt eget solsystem, og vi har studert dem inngående. Ett slikt ligger mellom Mars og Jupiter, og inkluderer dvergplaneten Ceres – for øvrig den aller første asteroiden som ble oppdaget, og stadig en sci-fi-favoritt.

Lenger ute, forbi Neptun, ligger Kuiperbeltet. Det er her vi finner Pluto. Vi har foreløpig observert over 1000 objekter i dette beltet (det er vanskelig siden det er bekmørkt og langt unna); den største av dem er dvergplaneten Eris.

NASA-sonden New Horizons – som passerte Pluto 14. juli 2015 og ga oss mye mer detaljerte bilder og kunnskap om dvergplaneten enn vi har hatt tidligere – er nå på vei innover nettopp mot Kuiperbeltet. Etter planen vil sonden passere et større objekt i Kuiperbeltet den 1. januar 2019, og sende bilder og data tilbake til jorda. Deretter fortsetter sonden videre utover før den til slutt forlater solsystemet.

Men vi er altså ikke så redd at den skal kollidere med noe, for som overalt ellers i verdensrommet kjennetegnes disse områdene av enorme avstander.

Vi går ikke inn på den digre ormen som lever på asteroiden i «Imperiet slår tilbake». Den er kul – den skal få være i fred.

Les også: Visste du at «assassin» betyr hasjrøyker? Her er historien om det virkelige «Assassin’s Creed».

Lyssabler

luke1

Vi kan ikke snakke om «Star Wars» uten å nevne det mest ikoniske våpenet: lyssabelen.

For noen år siden rapporterte fysikere ved Harvard og MIT om et gjennombrudd som kan være første steg til å realisere slike sverd i virkeligheten.

Det var ikke målet deres å lage en lyssabel, og det har de heller ikke gjort. Det de fant, og rapporterte i prestisjetunge Nature, er en måte å få lys til i praksis å ta fysisk form. Lyset i eksperimentet deres oppfører seg på en måte som minner om det våpenet til Luke Skywalker.

– De fleste av egenskapene til lys vi vet om kommer av det faktum at fotoner er masseløse, og ikke samhandler med hverandre. Det vi har gjort er å lage et spesielt medium der fotoner interagerer så sterkt at de opptrer som om de hadde masse likevel, og binder seg sammen for å danne molekyler, uttalte fysikeren Mikhail Lukin, ifølge CBS.

Det vil ikke si at verdens militære blir utstyrt med lyssabler med det første. Det er mange problemer ved å skulle realisere noe slikt.

Uavhengig av fjorårets vitenskapelige fremskritt, så er det mest logisk å tenke på lyssabler som en form for laserteknologi. Som vi allerede har skrevet om, kan lasere være effektive og dødelige – de kan jo i teorien skjære hull i en planet.

Det første problemet er at lyset fra en laser ikke har noe naturlig stoppunkt. En laser med nok energi til å drive et slikt våpen måtte hatt en svært sterk stråle, og denne ville på ingen som helst måte bråstoppe etter en snau meter.

En logisk løsning er å reflektere strålen tilbake i den andre enden, med en form for speil. Men da forsvinner både elegansen i våpenet, og noe av brukbarheten: med en sløv spiss ville du ikke kunne stikke noen, for eksempel. Og hvordan skulle du holdt speilet på plass, uansett?

Den sterke strålen er også kilden til de neste problemene. For det første kan en spørre seg hvor energien kommer fra.

Og selv om en skulle løse energiproblemet, er det svært optimistisk å se for seg at en kan produsere en så kraftig stråle fra et så lite og lett våpen at en kan holde det i hånda. For ikke å si som en kan veive rundt med i en hektisk sverdkamp.

En artikkel hos Physics.org tar for seg det samme, og påpeker at du for eksempel måtte hatt et kjølesystem for å unngå overoppheting. Spørsmålet blir ikke da om du kunne båret sabelen i hånda, men om du kunne løftet den overhodet.

Vi holder ikke pusten for å se en virkelig lyssabel. Men hjelpes, som vi gleder oss til å se dem i aksjon igjen på det aller største lerretet.

lyssabel

Hei – apropos «Star Wars»-spesial og jul (fra xkcd):

so_bad_its_worse

 

National Geographic