Prøv at kigge på et billede af rummet, som for eksempel det Hubble Space Telescope billede her over. Det afslører et utal af svage lyspletter, der udfylder hullerne mellem en sparson palet af nærliggende stjerner. Observatører af rummet har længe vidst, at himlen indeholder svage, tågede pletter af lys. Disse objekter blev oprindeligt kaldt for stjernetåger på grund af deres (tågede) udseende. Forud for 1780’erne, var kun cirka 100 af disse tågede lyspletter blevet fundet med og uden brug af teleskoper. I 1784, offentliggjorde Charles Messier (1730-1817) et katalog over 130 tågede objekter. Tyve år senere, på grund af de bemærkelsesværdige observationer foretaget af William Herschel og hans søster Caroline Herschel, sprang dette tal til 2.500. Fra dette tidspunkt, blev astronomerne opmærksomme på systematiske forskelle i udseendet af disse stjernetåger. Selvom nogle af Herschels stjernetåger så diffuse og amorfe ud, var de fleste runde eller elliptiske, eller lignede spiraller. Disse forskelle, var grundlaget for de oprindelige tre kategorier – diffus, elliptisk og spiral – der blev brugt til at klassificere stjernetåger.
Spekulationer om karakteren af disse objekter, vrimlede frem de næste 40 år. Det blev foreslået af de spiralformede stjernetåger, kunne være relativt nærliggende planetsystemer i forskellige faser af deres dannelse. Den indflydelsesrige filosof fra 1800-tallet, Immanuel kant (1724-1804) havde en helt anden idé. Han spekulerede på, at de spiralformede stjernetåger, i stedet var ”øuniverser” – adskilt fra Mælkevejen. Herschel selv, delte denne tro men indså, at teleskoper på det tidspunkt, aldrig ville kunne løse gåden. Først i den første tredjedel af det 20. århundrede, blev de teknologiske værktøjer til rådighed, der kunne vende Kants spekulationer til videnskabelig viden.
I dag ved astronomer, at Kant havde ret. Mælkevejen er kun en af mange øuniverser, der blev omdøbt til galakser (fra græsk gala, der betyder ”mælkeagtig). De mest diffuse tåger, er skyer af gas og støv nær Jorden i Mælkevejen, men hvad Messier og andre tænkte på som elliptiske og spiraltåger, var i stedet galakser placeret langt uden for Mælkevejen. En galakse, er en tyngdekraftbundet samling af støv, gas og millioner til hundredevis af milliarder stjerner. Hver lille tåget plet i billedet på foregående side, er sådan en galakse. Universet indeholder milliarder og atter milliarder af galakser – flere galakser, end der er stjerner i Mælkevejen. De fleste af disse galakser, er placeret på så forbavsende store afstande, at de er for små og for svage, til at kunne ses med andet end de mest kraftfulde teleskoper (vi vil se på fjerne galakser og Mælkevejen i kapitel 19 og 20).
Disse spørgsmål om galaksernes natur, var i det væsentligste, spørgsmål om størrelse og afstand. Tidlige forsøg på at forstå Mælkevejens størrelse, blev forstyrret af interstellart støv, der blokerede passage af synligt lys, og dermed begrænsede udsigten. Tidlige astronomer, som ikke kendte til eksistensen og konsekvensen af dette støv, antog, at hvad de kunne se i synligt lys, var alt hvad der var. De kunne ikke se forbi denne uklare afskærmning, og konkluderede, at Mælkevejen er et system af stjerner, der var omkring 1.800 parsec (pc) i diameter (husk fra kapitel 12, at 1 parsec = 3,26 lysår). Først i begyndelsen af det 20. århundrede, skønnede astronomen Harlow Shapley (1885-1972) fra Harvard College Observatory, at Mælkevejen i stedet var mere end 50 gange større – 92.000 pc (300.000 lysår) i størrelse. Shapley baserede sit estimat på observationer af kuglehobe, og disse observationer udvidede kraftigt de hidtidige antagelser om universets omfang.
Shapley troede, at hans langt større skøn for størrelsen af Mælkevejen havde betydet, at det var stort nok til at kunne omfatte alt i universet, og derfor troede han, at spiral- og elliptiske stjernetåger befandt sig inden for Mælkevejen. Astronomen Heber D. Curtis (1872-1942) fra Californiens Lick Observatory, foretrak den tidligere, mindre model af Mælkevejen. Han favoriserede også tanken om, at spiraltågerne i virkeligheden var galakser adskilt fra Mælkevejen, og derfor var hele universet større end Mælkevejen. I 1920 mødtes Shapley og Curtis i Washington DC, for offentligt at diskutere disse to spørgsmål. Historikere kalder dette møde for astronomiens store debat.
I modsætning til spørgsmål om politik og lov, bliver videnskabelige spørgsmål ikke løst ved deltagernes retoriske færdigheder. I stedet løses de af resultaterne fra veludformede og omhyggeligt udførte eksperimenter og observationer. Men videnskabelige debatter hjælper med at bringe spørgsmålene i skarpere fokus, og leder forskere til at koncentrere deres opmærksomhed og indsats, på de centrale spørgsmål. Mens denne ”store debat” ikke løste problemet på det tidspunkt, satte det scenen og udpegede retningen for Edwin P. Hubbles (1889-1953) efterfølgende arbejde, hvis opdagelser fundamentalt ændrede den moderne forståelse af universet (se figur 18.1).
Ved hjælp af det nyligt færdiggjorte 100-tommer teleskop på Mount Wilson, beliggende højt placeret over den daværende lille by Los Angeles, kunne Hubble fonde nogle variable stjerner i spiraltågen Andromeda (se figur 18.2). Han erkendte, at disse stjerner var meget lig, men svagere, end de kendte Cepheid variable stjerner i Mælkevejen og den nærliggende Magellanske Sky, studeret af Henrietta Leavitt, som vi nævnte i kapitel 16. Hubble vendte derfor hans observationer af disse stjerner til målinger af afstanden til disse objekter. Resultatet viste, at afstanden til disse stjernetåger, var langt større end Shapleys størrelse på Mælkevejen (100.000 pc). Spiral- og elliptiske stjernetåger, er virkelig adskilte galakser, svarende i størrelse til Mælkevejen, men i sandhed placeret på umådelige afstande.
