Ännu ett gigantiskt öga riktar blicken mot himlen

Förra veckan tittade vi på olika stora rymdteleskop, vem de har fått sina namn efter, och den nyligen genomförda uppskjutningen av Nancy Grace Roman Space Telescope. Nu kan vi göra samma typ av genomgång för ursprunget till stora markbaserade teleskop och vem, eller vad, de är uppkallade efter.

Ett litet urval av de olika anledningarna sträcker sig från dem som donerade pengarna för att bygga ett (Warner, Lick och Lowell), en person som hittade den stora donatorn som stödde byggandet (Hale), till platserna där de byggdes (Mount Wilson, Kitt Peak, Mount Hopkins, Saltsjöbaden, Uppsala och Onsala, där de tre sistnämnda ligger i Sverige). Sedan finns de gigantiska teleskopen som byggs i Sydamerika, vars namn speglar deras ständigt ökande storlek (Extremely Large Telescope/ELT och Very Large Telescope/VLT).

En av de senare anläggningarna som har färdigställts och nu är i drift är Vera C. Rubin-observatoriet (VCRO) på Cerro Pachón, en hög bergstopp i norra Chile. Platsen är känd för sin kristallklara natthimmel och är, med en höjd av 2 715 meter över havet, en av de främsta platserna på jorden för att studera rymden.

Bilden visar inte bara Vera C. Rubin-observatoriet på natten, utan fångar även en av det främsta objektet i rymden som teleskopet och kameran kommer att observera: vår egen Vintergatan. Den utbuktande ansamlingen av gas och stjärnor ovanför och till vänster om VCRO, i stjärnbilden Skytten, utgör själva centrumet i detta enorma system, där vår sol endast är en av hundratals miljarder stjärnor.

Två saker är slående när man ser VCRO:s Simonyi Survey Telescope, som teleskopet heter. Det ena är dess kompakta storlek – vilket bidrar till att det betraktas som ”snabbt” – och det andra är dess ljusa färg. Jag har sett många teleskop vid stora optiska observatorier på olika platser runt om i världen, men inget som liknar det här. De är vanligtvis målade i vitt eller svart, och jag kan till och med komma på ett,  Nicholas Mayall 4,0-meters teleskopet på Kitt Peak i Arizona, som har en fin färg i mellanblått, vitt och svart. Men inget är lika iögonfallande som den VCRO:s Simonyi Survey Telescope med sin klara blågröna färg.

Min första tanke var att det kanske var astronomen Vera Rubins favoritfärg, men det visar sig att det inte är fallet. Varför just blågrönt? Av flera skäl, men några av de viktigaste är att skapa en tydlig och igenkännbar visuell varumärkesidentitet samt att skapa en enhetlig estetik för projektet i alla officiella logotyper, infografik, teamkläder och till och med evenemangsmaterial. Ärligt talat kan jag inte minnas att något annat observatorium tidigare har använt sig av en så aktiv marknadsföringsstrategi.

Och det finns mer. Vi lever i en tid där allmänhetens engagemang och medvetenhet om vad som händer inom den vetenskapliga forskningen är avgörande för chanserna att få stöd för en aktivitet. Eftersom detta teleskops uppdrag inkluderar omfattande folkbildning och datadelning ger det ljusblågröna teleskopstativet ett iögonfallande, modernt utseende; ett utseende som verkligen ”sticker ut” på foton och i reklamfilmer jämfört med de vanliga, intetsägande ytbehandlingarna på teleskop.

Den blågröna färgen fyller även konkreta tekniska funktioner. En av dessa är att bidra till värmehanteringen. Ett uppvärmt teleskop tar inte bra bilder. Det blir suddiga på grund av att teleskopets spegel kan expandera och det är avgörande att minimera temperaturförändringarna. Konstruktionen förvaras därför under dagen i en klimatkontrollerad kupol för att anpassas till nattens lufttemperatur. Detta är vanligt vid alla observatorier, oavsett storlek. Denna specialfärg kommer också att bidra till att skydda den massiva stålkonstruktionen på 350 ton i Simonyi Survey Telescope mot slitage och korrosion. Det gigantiska teleskopet i VCRO är utrustat med en snabb 8,4-meters huvudspegel, där ”snabb” innebär att det inte tar lång tid att ta astronomiska bilder. Tänk på det som ett ljusstarkt objektiv på en vanlig kamera. Tillsammans med sitt huvudinstrument, en gigantisk kamera på 3 200 megapixlar stor som en minibuss, är ett av de ursprungliga målen att varannan natt ta bilder av hela himlen söder om jordens ekvator. En av anledningarna till att det går att göra detta är att det, astronomiskt sett, rör sig om en kamera med mycket vidvinkel. Hur vid? Den kan ge skarpa bilder av ett område på himlen med en diameter på 3,5°, det vill säga sex och en halv gånger fullmånens diameter. Tänk på hur stort detta område är, nästa gång du ser jordens närmaste granne i rymden på den riktiga himlen.

Här ser vi en modell i naturlig storlek av fokalanplansmatrisen, med en diameter på 64 cm, som kommer att ge 3,2 gigapixel per enskild bild tagen ungefär var 40:e sekund. Bilden av månen, som har en diameter på 30 bågminuter, eller 0,5 grader, har lagts till för att visa storleken på kamerans synfält. VCRO:s kommunikationschef, Suzanne Jacoby, som håller i modellen, ger en uppfattning om dess storlek ur ett mänskligt perspektiv.

Vad innebär egentligen detta specifika projekt som VCRO kommer att delta i under det kommande decenniet? Projektet, som kallas Legacy Survey of Space and Time (LSST), kommer att använda den gigantiska CCD-kameran för att fotografera hela den synliga södra himlen med några nätters mellanrum. En av fördelarna med ett så brett synfält är att man varje kväll kan ta cirka 1 000 bilder av natthimlen, vilket under loppet av ett decennium kommer att ge oss en ny bild av vårt universum i förändring. För att kunna ta så många bilder på en natt måste Simonyi Survey Telescope kunna ”rikta in och fotografera” mycket snabbt. Dess kompakta, stabila konstruktion gör att det kan röra sig och inta sin nästa fotograferingsposition otroligt snabbt och söka upp ett nytt målområde på södra halvklotets himmel på 5 sekunder.

Undrar du hur mycket nya data det faktiskt handlar om per natt med bildtagning? Jo, 1 000 bilder motsvarar cirka 10 terabyte! Det är en informationsmängd som är jämförbar med 5 miljoner vanliga tryckta böcker, det vill säga ungefär vad ett medelstort akademiskt bibliotek innehåller. För en annan jämförelse; 10 terabyte motsvarar uppspelning av ljud i cirka 2 000 till 2 500 dagar—ungefär 6 till 7 år—av kontinuerlig, oavbruten musikuppspelning i standard-MP3-kvalitet. Samma mängd, på en enda natt vid teleskopet.

LSST inledde sin kartläggning av Vintergatan den 30 juni 2026 för att besvara frågor om dess struktur och uppkomst. Genom att återvända till denna plats och på nytt avbilda hela himlen kommer ett av de slutliga resultaten att bli en ”kosmisk timelapse”; man kommer att fånga pulserande variabla stjärnor som ändrar sin ljusstyrka, lokalisera nya exploderade stjärnor (supernovor) och utforska galaxernas fossila spår. Det kan till och med leda till upptäckten av nya fenomen som astronomer aldrig tidigare har sett. Det har hänt tidigare i samband med införandet av allt större astronomiska instrument både på marken och i rymden. Även om det inte är något nytt när det gäller objekt, upptäckte den gigantiska kameran över 11 000 nya asteroider i solsystemet enbart under sin systemoptimeringsfas, innan den togs i drift på allvar.

Ett särskilt intressant område är att försöka lösa mysterierna kring mörk energi och mörk materia, samt de ovannämnda nya fenomenen som aldrig tidigare har observerats. Det är här Vera C. Rubin (1928–2016) kommer in i bilden, och anledningen till att detta stora nya observatorium har uppkallats efter henne. Detta porträtt av Rubin med hennes samling av antika jordglober, taget omkring 1985, är en av mina favoritbilder av henne. Jag hade turen att få träffa henne när hon var på besök för att berätta om sitt arbete kring mörk materia medan jag fortfarande arbetade på Albert Einstein Planetarium vid Smithsonian Institutions National Air and Space Museum, vid ungefär samma tidpunkt.

Man hade länge misstänkt att mörk materia var en möjlig rest från Big Bang, som skapade universum för 13,75 miljarder år sedan. Vera Rubin fann de första bevisen för att mörk materia verkligen existerade. Spiralgalaxer, med sina vackra vindhjulsliknande armar, roterar, men på tidsskalor som överstiger allt vi kan föreställa oss. Ungefär 200 till 300 miljoner år för de centrala delar, och eftersom de inte är fasta kroppar cirka en miljard år för de yttre delarna. Förväntningen var att en spiralgalaxens rotationshastighet skulle avta med avståndet från dess centrum, men hon fann att hastigheten förblev konstant. Det kan bara förklaras med att det finns materia som vi inte kan se.

Mitt diagram visar en spiralgalax i rotation, där den sida som är markerad med en röd pil till höger roterar bort från oss, medan den som är markerad med en blå pil rör sig mot oss. Den orange linjen i diagrammet visar hur rotationshastigheten i förhållande till avståndet från centrum förväntades se ut; hastigheten skulle minska ju längre bort från centrum man mätte. Den lila linjen visar de faktiska resultaten; avsaknaden av en hastighetsminskning visar att det fanns något osynligt—den misstänkta mörka materian—som påverkade den.

En av de frågor som dök upp i mina tankar när jag skulle skriva den här artikeln var om Nancy Roman (från förra veckans artikel om uppskjutningen av det rymdteleskop som uppkallats efter henne) någonsin hade samarbetat med Vera Rubin. Det visade sig att de inte hade samarbetat, men de kände varandra, utan tvekan. Denna bild, tagen 1988, visar Rubin (andra från vänster) och Roman (längst till höger) tillsammans med flera andra framstående kvinnliga astronomer från den tiden.

Avslutningsvis vill jag visa er denna bild, tagen av den gigantiska CCD-kameran vid Vera C. Rubin-observatoriet. Den består av 678 enskilda bilder som tagits under drygt sju timmars observationstid och sedan sammanfogats. Här syns vackra detaljer i två objekt i stjärnbilden Skytten som är välkända bland amatörastronomer. Till vänster syns den rosa Lagunnebulosan, medan den blå och rosa Trifidnebulosan finns uppe till höger. Båda ligger flera tusen ljusår från jorden och är stora moln av gas och stoft. Här bildas stjärnor. Den rosa färgen orsakas av energirikt ultraviolett strålning från heta, unga stjärnor som interagerar med vätgas och får den att lysa. I de blå områdena i Trifidnebulosan är där stjärnljus reflekteras mot motsvarande material.

Efterord: Farväl sommar, och välkommen höst, som inleds vid höstdagjämningen den 23 september kl. 02:05 CEST!


Text: Tom Callen