Fra en bjergtop i Chile har det nye Vera Rubin-observatorium taget sine første længe ventede billeder. Astronomer forventer, at det revolutionerende kamera vil kunne levere vigtige detaljer om universet de næste 10 år.
\ Automatisk oplæsning
Fra en bjergtop i Chile har det nye Vera Rubin-observatorium taget sine første længe ventede billeder. Astronomer forventer, at det revolutionerende kamera vil kunne levere vigtige detaljer om universet de næste 10 år.
Da Vera Rubin-observatoriet blev indviet 23. juni, skete det med nogle billeder, som virkelig viser, hvad vi kan vente i den kommende tid.
Selvom observatoriet er bygget på en øde bjergtop i Chile, har det mulighed for at få lige så stor betydning for astronomien som James Webb-rumteleskopet, netop fordi de er meget forskellige.
James Webb giver sig god tid til at tage et enkelt billede af et ganske lille område på himlen, mens Vera Rubin hele tiden fotograferer store dele af den sydlige himmel med et stort synsfelt, således at der ikke går mere end et par dage, før man har et nyt billede af et bestemt område.
Det er netop denne arbejdsmåde, der får Vera Rubin til at adskille sig fra alle andre observatorier, uanset om de er ude i rummet eller står på Jorden.
Med Vera Rubin er det muligt at sammenligne en lang række billeder af et bestemt område taget over en periode på måske flere år. Det svarer næsten til, at Vera Rubin har ’filmet’ universet, og det må nok siges at være en ny oplevelse for astronomerne – og der er store forventninger til, hvad en sådan film kan vise.
Vi skal i denne artikel se på selve observatoriet og de fire områder inden for astronomien, hvor man især vil bruge det nye teleskop, som er udstyret med verdens største digitalkamera.
Helle og Henrik Stub er begge cand.scient’er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.
I mere end 50 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.
De skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet ‘Stubberne’.
Denne kortlægning af himlen kan ikke undgå at skabe en konflikt mellem astronomernes behov for en helt mørk himmel og Elon Musks tusinder af internet-satellitter (Starlink), som opsendes i disse år.
Ender det med, at Vera Rubin observatoriet må lukke, fordi satellitter hele tiden trækker deres lysende spor hen over de billeder, som observatoriet søger at tage?
Men vi skal også fortælle om astronomen Vera Rubin, der var med til at opdage universets mørke stof. Hun havde mange problemer, fordi hun var kvinde. Men den historie har observatoriet været tvunget til at redigere på grund af direktiver, som Trump har udsendt.
Man kan roligt sige, at Vera Rubin-observatoriet er noget helt specielt. Ikke alene har det et meget stort spejl med en diameter på 8,4 meter, men det har også verdens største digitale kamera på størrelse med en lille bil. Det har 3.200 megapixels, og hvert billede dækker et område 40 gange større end Månen.
Det er netop dette meget store billedfelt, som gør det muligt at gennemfotografere hele den del af himlen, som er synlig fra Chile, på bare tre dage. Det betyder, at astronomerne hver tredje dag får et nyt billede af et bestemt område.
Hver nat skal det tage mindst 800 billeder. For at indsamle lys nok har man sat eksponeringstiden til 30 sekunder for hvert billede. Når der er taget et billede, bevæger kameraet sig på omkring fem sekunder videre til det næste felt, der skal fotograferes.
Man regner med, at fra begyndelsen af en eksponering, til man er i gang med at tage det næste billede, er der kun omkring 39 sekunder.
Så himlen opdeles altså i en række områder, der svarer til billedfeltet for kameraet. Projektet er beregnet til at vare 10 år, og tager man hensyn til muligheden for dårligt vejr og andet, så håber man i løbet af disse 10 år at have mindst 800 billeder af hvert område.
Og som nævnt kan de jo sættes sammen til en film, selv om der nok vil gå flere år, før der er billeder nok til selv en kort film.
Et specielt observatorium har naturligvis også specielle opgaver, og de fire hovedopgaver er:
Vi vil se kort på hvert af disse områder, og hvordan man vil bruge observatoriet til at løse disse opgaver.
Det er passende at nævne mørkt stof først, for Vera Rubin var netop en af opdagerne af, at universet indeholder noget stof, man ikke kan se. At det overhovedet blev fundet, skyldes alene, at man kan observere, at stjerner og galakser er påvirket af en stærkere tyngdekraft, end man umiddelbart kan forklare.
Denne ekstra tyngdekraft kan kun forklares ved at antage, at der findes en form for stof i universet, som har masse, men hverken udsender eller reflekterer lys. Man mener, at mørkt stof er opbygget af partikler, men vi ved intet om disse partiklers natur.
Vera Rubin (1928- 2016) var en amerikansk astronom, der især er kendt for sine undersøgelser af hvorledes stjernerne bevæger sig både i Mælkevejen og i andre galakser. For at forklare observationerne var det nødvendigt at antage, at stjernerne ikke bare var påvirket af tyngdekraften fra det stof, man kunne se, men også af tyngdekraften fra usynligt mørkt stof i galakserne.
Teorien om mørkt stof stammer helt tilbage til 1930'erne, hvor den blev fremsat som forklaring på, at hobe af galakser tilsyneladende var stabile. Men det var først med Vera Rubins observationer, at begrebet mørkt stof blev en central del af astronomien.
Mange mener, at hun burde have fået Nobelprisen, men det fik hun ikke. I det hele taget har hendes astronomiske karriere også været en kamp mod en meget mandsdomineret holdning til, at kvinder skulle have samme mulighed som mænd for at gøre karriere.
Således kunne hun ikke komme ind på Princeton, fordi de ikke ville have kvinder, så hun måtte ind på Cornell-universitetet for at få sin uddannelse, hvor hun dog kom til at studere under så store fysikere som Richard Feymann og Hans Bethe.
Vera Rubins arbejde hjalp med at bevise eksistensen af mørkt stof i kosmos og ændrede den måde, forskere studerer universet på i 1970'erne. Hun udgav mere end 100 videnskabelige artikler og udførte banebrydende forskning i spiralgalakser og galakserotation. Derudover kæmpede hun for kvinder i videnskaben efter at have måttet overvinde adskillige forhindringer i løbet af sin karriere, på grund af at astronomi var et mandsdomineret felt.
For sine bidrag til videnskaben har Rubin fået opkaldt en højderyg på Mars efter sig samt en asteroide, en satellit, en galakse og nu også et observatorium - som er det første opkaldt efter en kvinde.
Navnet blev – ironisk nok – godkendt af Trump under hans første embedsperiode. Kort efter at Trump blev indsat for anden gang, blev Rubins biografi på observatoriets hjemmeside dog beskåret for at tilbyde en udvandet version af hendes kampe som kvinde i feltet, som følge af Trumps direktiver.
Disse direktiver går ud på at få alle de såkaldte DEI-programmer, altså diversitet, lighed og inklusion fjernet. DEI-programmerne består af en række initiativer, der har til formål at skabe mangfoldighed i det amerikanske samfund og har rødder fra USA borgerrettighedskamp i 1960'erne.
Oprindeligt var der et langt afsnit med titlen: ’Hun talte for kvinder i videnskab’, der fortalte om Rubins bestræbelser på at bryde igennem barrierer i et mandsdomineret felt. Her stod blandt andet:
»Videnskab er stadig et mandsdomineret felt, men Rubin Observatory arbejder på at øge deltagelsen fra kvinder og andre mennesker, der historisk set har været udelukket fra videnskab. Rubin Observatory byder alle, der ønsker at bidrage til videnskaben, velkommen og tager skridt til at sænke eller eliminere barrierer, der udelukker dem med mindre privilegier.«
Dette afsnit blev dog fjernet i slutningen af januar, foruden en lille justering. I stedet for: »Vera selv er et fremragende eksempel på, hvad der kan ske, når flere hjerner deltager i videnskab,« står der nu på hjemmesiden: »Vera Rubin er et fremragende eksempel på, hvad der kan ske, når mange hjerner deltager i videnskab.« – bemærk, at 'flere' er rettet til 'mange'. Man kan læse den nuværende beskrivelse af Vera Rubin her.
Da Rubin først var etableret, brugte hun selv sin position til at åbne døre for kvinder inden for videnskab og blive mentor for den næste generation. I en tale til Berkeley-afgangsklassen i 1996 sagde Rubin:
»Jeg håber, at I vil bekæmpe uretfærdighed og diskrimination i alle dens afskygninger. Jeg håber, at I vil værdsætte mangfoldighed blandt jeres venner, blandt jeres kolleger(...) blandt studentergruppen. Jeg håber, at når I er ved magten, vil I klare jer bedre end min generation har gjort.«
Det er åbenbart en kamp, som langt fra er afsluttet.
Der er meget mere mørkt stof i universet end almindeligt stof, og det betyder, at tyngdekraften fra det mørke stof er en vigtig faktor for, hvordan galakser dannes og vokser, og hvordan galakserne fordeler sig i universet.
For at udforske det mørke stof anvender man her kortlægningen af universet, der vil give os et overblik over både galaksers størrelse og fordeling i universet. For teoretiske beregninger viser, at størrelsen og massen af en galakse afhænger af egenskaberne ved mørkt stof.
Som eksempel kan det nævnes, at det er vigtigt at vide, hvor mange galakser der er af en given størrelse.
Hvis vi ser en helt masse små galakser, vil det understøtte vores nuværende teorier om egenskaberne ved mørkt stof. Rubin-observatoriet vil katalogisere over 10 milliarder galakser på den sydlige halvkugles nattehimmel, hvor man så kan undersøge, hvor mange af disse galakser der er ’små’.
Desuden ved vi, at galakserne ikke er jævnt fordelt i universet, da der er mange områder næsten uden galakser. Forklaringen på denne såkaldte ’storstruktur’ af universet er også tæt forbundet med det mørke stofs egenskaber.
Så vejen frem her er at sammenligne observationer med modeller baseret på forskellige teorier for det mørke stof. Men selv en god model for det mørke stof betyder ikke, at vi kan se det.
Om det nogensinde bliver tilfældet, kan kun fremtiden vise.
Vi ved, at Solsystemet er fuldt af asteroider og kometer, som vi endnu ikke har opdaget, og det er jo lige en opgave for observatoriet. Den konstante kortlægning af himlen vil afsløre næsten alt, hvad der bevæger sig, og vi kan ikke undgå at opdage ikke bare tusinder, men måske nærmere millioner af små asteroider og kometer.
Og det bliver også muligt hurtigt at undersøge, om nogle af disse objekter har kurs mod Jorden – og opdager vi det i god tid, så er der en mulighed for at skubbe dem væk, så de ikke rammer os.
Specielt vil man lede efter asteroider og iskloder ude i det såkaldte Kuiperbælte uden for Neptuns bane. De er svære at se, fordi de er så langt fra Solen, men Vera Rubin har jo også et 8,4 meter stort spejl.
Det begyndte med den europæiske satellit Gaia, der viste, hvordan Mælkevejen gradvist har vokset sig stor ved at opsluge mindre galakser – som vi har omtalt her. Når små galakser opsluges, slides de i stykker og ender som en strøm af stjerner
Denne opgave kan nu overtages af Vera Rubin, der med sit enorme spejl og store synsfelt har gode muligheder for at finde flere stjernestrømme og på den måde kan give os nye oplysninger om Mælkevejens forhistorie.
Som nævnt vil Rubin-observatoriet observere og tage billeder af hele den sydlige nattehimmel hver tredje nat. Det betyder, at vi for enhver del af himlen vil kunne se, hvordan den så ud for tre dage siden, for tre uger siden - og til sidst endda for tre år siden.
Fordi vi har en basislinje for, hvordan den del af himlen normalt ser ud, kan vi, hvis vi tager et nyt billede i aften, straks se, om noget har ændret sig. Faktisk identificerer Rubins databehandlingssoftware alt, hvad der har ændret sig, i et nyt billede efter kun 60 sekunder.
Man regner med, at teleskopet vil identificere omkring 10 millioner ændringer på himlen hver nat. Mange af disse ændringer vil være kometer og asteroider fra vores eget solsystem, der bevæger sig hen over himlen, men de vil være objekter, der ændrer lysstyrke. Som eksempler kan nævnes supernovaer eller variable stjerner, der stille og roligt ændrer deres lysstyrke.
Nu er supernovaer og variable stjerner relativt almindelige, men nogle gange lyser mere eksotiske objekter eller begivenheder deres dele af himlen op. Par af tætte neutronstjerner, der støder sammen, sorte huller, der spiser nærliggende gas i deres galakser, og stjerner, der rives fra hinanden af sorte huller.
Der vil Rubin-observatoriet opdage alt dette og mere.
Alt dette er, hvad, man håber, Vera Rubin-observatoriet kan levere de næste 10 år. Står det til astronomerne alene, skulle det nok også ske.
Selv om observatoriet er anbragt på en bjergtop midt ude i en ørken, så kan det ikke isolere sig fra resten af verden, og det skyldes rumfarten.
I de gode gamle dage kunne man være sikker på en mørk himmel, bare man flyttede langt nok væk fra civilisationen og dens oplyste byer.
Men nu er først Elon Musk kommet med sine tusinder af internet-satellitter ved navn Starlink, og i de kommende år vil andre følge efter - kineserne er allerede begyndt. Det er slet ikke umuligt, at vi om 10 år vil have 100.000 satellitter i lave baner om Jorden.
Fordi de er tætte på os, er de lette at se, men når man vil kortlægge himlen, så kan det ikke undgås at de vil efterlade et lysende spor på billedet, fordi man arbejder med en eksponeringstid på 30 sekunder.
Endnu er problemet til at overskue, men bare om et par år kan astronomerne stå over for et stort og måske uløseligt problem – hvis ikke der gennem FN vedtages nogle meget klare regler om, hvad man må sende ud i universet.
Astronomen Meredith Rawls, der arbejder på observatoriet, mener ikke, at problemet med satellitstriber lige nu truer Vera Rubins videnskabelige mission. Til mediet Space.com beskriver hun satellitstriberne mere som »insekter på en forrude« på en sommeraften, der til tider skjuler udsynet, men ikke fuldstændig ødelægger det.
»Det er sandt, at en stor del af eksponeringerne vil indeholde en satellitstribe, men synsfeltet er stort, og derfor er antallet af faktiske pixels, der påvirkes, meget lille,« siger hun.
Rawls arbejder nu med computerprogrammer, der kan gøre det lettere at fjerne uønskede striber, men forude venter et andet og måske større problem, nemlig de såkaldte Blue Bird-satellitter, der er udstyret med 64 m2 store antenner, så de kan kommunikere med mobiltelefoner på Jorden.
Ifølge Rawls lyser de så stærkt, at Vera Rubin-teleskopet er nødt til at planlægge deres passage på forhånd for at undgå dem.
»Det ville være spild af 30 sekunder at se på den del af himlen, hvor den superlyse ting passerer igennem,« siger Rawls:
»Heldigvis er der ikke så mange af disse superstore, superlyse satellitter endnu. Men jeg er bekymret for, at det kan ændre sig i de kommende år.«
Så der er al mulig grund til at bekymre sig om fremtiden.
Bliv klar til solformørkelsen 12. august. Vind to par solformørkelsesbriller ved at abonnere på Videnskab.dk's gratis nyhedsbrev. Vi trækker lod blandt alle nyhedsbrevsmodtagere i juli.
