Hvordan virker et rumteleskop?

Ukendte galakser, planeter fra andre solsystemer, megastjerner og sorte huller. James Webb-teleskopet er vor tids største rumteleskop, og det har allerede taget billeder, der kan løfte en del af sløret for, hvordan det hele begyndte.

Men hvordan virker et rumteleskop egentligt? Og bliver de mere komplicerede, desto større de er, og hvem styrer det? Dét og meget mere ønsker en af vores læsere, Brian, at få svar på. Derfor har han skrevet ind til Spørg videnskaben.

For at kunne svare Brian har vi ringet til Mads Fredslund Andersen, som er teleskop- og satellit-manager ved Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet.

Billeder af fortidens fjerne galakser

Et rumteleskop er i virkeligheden en forvokset kikkert, der bruges af astronomer til at se genstande, der er rigtig langt væk. Det største rumteleskop er James Webb-teleskopet, som i 2021 afløste Hubble-teleskopet.

Begge teleskoper er på nuværende tidspunkt i drift, men der er en verden til forskel på dem. James Webb-teleskopet er hele 22 meter langt og har et kæmpe guldbelagt spejl på 6,5 meter i diameter, der kan indfange lyset fra universets fjerne kroge.

Dermed er teleskopet lige så højt som en treetagers bygning og lige så lang som en tennisbane.

Et teleskop, om det er i rummet eller på Jorden, bruger enten linser eller spejle til at opsamle lys fra de genstande i rummet, man ønsker at fotografere. Det kan være udstyret med et meget følsomt kamera, som kan opfange enorme mængder lys, men der kan også være andre former for instrumenter ombord.

Faktisk kommer det fotograferede lys fra fortiden:

»Det lys, man tager billeder af, er udsendt fra for eksempel stjerner eller planetariske tåger, og det har taget rigtig lang tid for det lys at komme frem til os. Vi kigger faktisk langt tilbage i tiden, når man ser de ting, som James Webb-teleskopet tager billeder af,« fortæller Mads Fredslund Andersen.

Det kan skabe utroligt smukke billeder, som er kendt for deres fantastiske farveunivers, men faktisk tilføjer man først farverne til billederne bagefter, fortæller han:

»Et teleskop tager oftest billeder i sort hvid. Man tilføjer farverne ved at placere farvefiltre foran detektoren, som kun tillader lys med bestemte farver at passere igennem.«

Mads Fredslund Andersen forklarer, at man tager tre kopier af billedet og lægger et filter over hvert billede i rød, grøn og blå farve. Ved at kombinere de tre billeder til sidst får man et farvebillede.

Hvis du vil vide mere om, hvordan de smukke billeder bliver til, har vi tidligere beskrevet processen her.

Jorden kalder James Webb

I gamle dage blev teleskoper på Jorden styret af en observatør, der sad i et operatørrum tæt på teleskopet, men nu til dags foregår styringen oftest automatisk. Faktisk kan forskere sidde hvor som helst på Jorden og tilgå mange af nutidens teleskoper via Internettet.

På lidt samme måde bruges James Webb, hvor man fra et kontrolrum på Jorden planlægger observationer og sender kommandoer til rumteleskopet.

I Baltimore på USAs vestkyst findes James Webb-kontrolcentret. Her har operatører siden opsendelsen overvåget teleskopet og foretaget finjusteringer for at sikre, at teleskopet fungeret perfekt, så astronomer verden over kan udforske universet.

Det har en række kontrolsystemer, blandt andre flere forskellige infrarøde systemer, som det bruger til at observere infrarødt lys fra universitet. James Webb bruger instrumenter udviklet af forskellige lande, og kombinationen af de forskellige systemer gør det ret komplekst.

Systemerne skal tilmed vedligeholdes fra jorden, da man ikke kan sende en operatør derop, som man kunne til Hubble-teleskopet.

Det krævede også en vis portion af ingeniør-snilde at sende et så stort teleskop ud i rummet. Derfor delte man det store spejl i 18 mindre spejle, som kunne sammenfoldes under affyringen og selv folde sig ud, da det var fremme ved den ønskede position.

Teleskopet kan selv finde vej

James Webb-teleskopet er det man kalder et ubemandet rumobservatorium. Det er et en del af en international rummission, der styres af NASA, European Space Agency (ESA) og Canadian Space Agency (CSA).

Det har et orienteringssystem, som kan pege teleskopet i en ønsket retning. Rumteleskopet er udstyret med sensorer, der sikrer, at det holder kursen og peger nøjagtigt og stabilt.

Hvis rumteleskopets sensorer mærker, at det er kommet bare en smule ud af kurs, aktiveres reaktionshjulene, som kan dreje hele rumteleskopet.

Sender data fra rummet

James Webb-rumteleskopet er udstyret med en højfrekvens-radiosender, der kan sende informationer til Jorden. Signalet opfanges af tre gigantiske antenner placeret i USA, Spanien og i Australien.

Man har valgt de tre steder, fordi det sikrer en konstant kontakt med rumteleskopet i takt med, at Jorden roterer. De skiftedes til at opfange signalet, så der altid er en lige linje mellem rumteleskopet og en given modtagerantenne.

Informationen videresendes derfra til kontrolcentret i Baltimore i USA. Ifølge NASA tager det kun fem sekunder for James Webb at sende data til Jorden.

Spændende verdener derude

Vi har også bedt Mads Fredslund Andersen om at kigge ind i fremtiden og fortælle os, hvad vi kan se frem til:

»Jeg glæder mig til at se mere data fra James Webb-teleskopet og til, at European Extremely Large Telescope (E-ELT), det største teleskop på Jorden, som bygges i Chile, kommer i gang,« siger han og tilføjer, at vi med E-ELT forhåbentlig kan se de rette rammer for liv på andre planeter uden for Solsystemet – de såkaldte exoplaneter:

»Man har fundet cirka 5.000 exoplaneter, og mange er meget anderledes end det, vi kender fra Solsystemet,« siger han og tilføjer:

»Der er rigtig mange spændende verdener derude, som vi nu skal til at udforske nærmere.«

Tak til Brian for de gode spørgsmål og til Mads Fredslund Andersen for de gode svar. Vi sender en T-shirt til jer.

Du kan også stille et spørgsmål til forskerne ved at skrive til sv@videnskab.dk. Hver uge besvarer vi et nyt, og du kan se alle de sjove spørgsmål og svar i Spørg Videnskabens bugnende arkiv.