Man kan sige meget pænt om Danmark, men det danske vejr er ikke egnet til astronomisk forskning.
Det oplevede vi selv, da vi i 1960’erne læste astronomi og skulle samle data til specialet ved at observere fra Brorfelde.
Teleskoperne fejlede ikke noget, men det gav et vist pres, efterhånden som ugerne gik, og himlen var skjult af skyer.
Så endelig kom en klar periode, som kun var lige præcis lang nok til at foretage de nødvendige målinger.
I dag er sådanne oplevelser bare historie, for med medlemskabet af ESO fik danske astronomer helt nye muligheder for at observere universet fra en skyfri himmel – også selv om denne himmel befinder sig mange tusinde km borte, over en ørken i det nordlige Chile.
Europæisk astronomi halter efter
Efter krigen havde europæisk astronomi det ikke godt. Der var ikke penge til store teleskoper, og astronomiens knudepunkt var flyttet til USA.
\ Om artiklens forfattere
Helle og Henrik Stub er begge cand.scient'er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.
I snart 40 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.
De står bag bogen 'Det levende Univers' og skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet 'Stubberne'.
De store opdagelser af andre galakser og universets udvidelse var foretaget med det store 2,5 meter spejlteleskop på Mount Wilson i Californien, og da verdens største teleskop, det 5 meter store spejl-teleskop på Mount Palomar, også i Californien, blev indviet i 1948, kunne europæiske astronomer kun se til og håbe på en gang i mellem at få lidt observationstid.
Men så skete der noget.
I 1954 blev CERN grundlagt med det formål at udføre forskning i atomkernen og dens opbygning, og det inspirerede nogle europæiske astronomer til at søge at skabe et lignende projekt for astronomien.
Resultatet blev ESO, som blev dannet i 1962 med en donation fra Ford Foundation.
Et kapløb om sydhimlen
Europa håbede endda på at overhale amerikanerne på et enkelt punkt, nemlig ved at bygge et stort observatorium på den sydlige halvkugle, da sydhimlen på det tidspunkt ikke var så grundigt udforsket.
Den første plan var at skabe et observatorium i Sydafrika, men nu var amerikanerne også blevet interesseret i at udforske sydhimlen – og de havde fået øje på Atacama-ørkenen i det nordlige Chile.
Da vejret der er bedre end i Sydafrika, skyndte ESO sig at opkøbe nogle særligt egnede områder, og det første observatorium blev bygget – og indviet af Olof Palme i 1969. Det ligger på det 2,4 km høje bjerg La Silla godt 600 km nord for hovedstaden Santiago de Chile.
Danmark kommer med
\ Det er ikke størrelsen
Man forbinder normalt astronomi med enorme teleskoper, og de er da også helt centrale for meget af den forskning, der foregår. Men der er også mange opgaver, der udmærket kan klares med mindre teleskoper.
Et blot 50 cm spejlteleskop blev flyttet fra Brorfelde til Chile og efterhånden gjort fuldautomatisk. Det udfører et stort arbejde med at observere stjerner gennem fire farvefiltre og er blevet flittigt anvendt af danske astronomer.
De fire farvefiltre er indført af den danske astronom Professor Bengt Strӧmgren. Ved at sammenholde målinger foretaget gennem de forskellige filtre kan man få mange oplysninger, blandt andet om stjerners temperatur og indhold af tunge grundstoffer.
Sverige, Belgien, Frankrig, Tyskland og Holland var med fra starten i 1962, men Danmark blev så det 6. medlemsland 23. august 1967 - altså for 50 år siden.
I dag har ESO 15 medlemslande og kan kun beskrives som en astronomisk supermagt. ESO's hovedkvarter ligger i Garching nær München i Tyskland, men ESO's observatorier er alle placeret i Chile i ørkenregionen Atacama, hvor der næsten altid er stjerneklart.
Udviklingen af ESO kunne man ikke forudse i 1967, og det krævede en stor indsats fra især professor Anders Reiz at få regeringen til at sætte et medlemskab af ESO på finansloven.
Således fik Reiz Carlsbergfondet til at bevilge penge til et moderne 1,5 meter teleskop – under den forudsætning, at Danmark blev medlem af ESO, så teleskopet kunne opstilles i Chile.
Af forskellige årsager blev teleskopet først taget i brug i 1978, men det har siden da været flittigt brugt, blandt andet til observationer af fjerne supernovaer.
Vigtige brikker i jagten på exoplaneter
Danske astronomer har også spillet en central rolle i konstruktionen af ESO’s daværende flagskib, et 3,6 meter stort spejlteleskop.
Man kan her nævne projektleder Svend Lausten samt Svend Lorensen og Ralph Florentin, som var med til at udvikle de vigtige computersystemer.
Teleskopet bruges stadig, og det er her, ESO har installeret den såkaldte HARPS spektrograf. Det er et enestående nøjagtigt måleinstrument, der gør det muligt at måle de ganske små bevægelser af en stjerne, som viser, at den er omkredset af en eller flere planeter.
HARPS er derfor et helt centralt instrument i jagten på exoplaneter.
ESO bygger stort - og dyrt
Danske astronomer kom altså hurtigt godt med i arbejdet i Chile, men samtidig udviklede ESO sig.
Der blev bygget et teleskop, ’New Technology Telescope’ (NTT), i 1989 til afprøvning af ny teknik, og det var med til, at ESO nu turde tage det næste skridt, det såkaldte Very Large Telescope (VLT), som skulle bestå af fire store teleskoper, hver med et spejl på ikke mindre end otte meter.
Men det var ikke det hele:
De fire teleskoper skulle kunne kobles sammen, så de kunne tage langt skarpere billeder, end det er muligt med bare et enkelt teleskop.
Kobles teleskoperne sammen, kan de tage lige så skarpe billeder som et stort teleskop med et spejl på ikke mindre end 200 meter.
Det var et enormt dyrt projekt, og i første omgang ville Danmark heller ikke være med til at betale regningen, hvilket kunne have betydet, at Danmark måtte forlade ESO.
Men hjulpet af en bevilling fra Carlsbergfondet, blev krisen overvundet. Undertiden foregår det vigtigste astronomiske arbejde i mødelokaler og ikke i observatorier.
Det nye teleskop skulle ikke ligge på La Silla, men på et bedre sted kaldet Cerro Paranal, 800 km nord for La Silla.
Grunden var den simple, at der er flere klare nætter på Paranal end på La Silla.
Ørkenarbejde medfører strejke
Nu er VLT i fuld anvendelse, og det spiller en helt central rolle i den moderne astronomi.
I gennemsnit produceres en artikel om dagen baseret på målinger fra VLT. Det er en produktivitet, der kun overgås af Hubble-rumteleskopet.
Blandt de mange resultater kan nævnes det første billede af en exoplanet og observationer af stjerner, der kredser om Mælkevejens centrale sorte hul, og som har gjort det muligt nøjagtigt at bestemme hullets masse.
Bygningen af ALMA skal også nævnes. Det befinder sig, som ESO’s andre observatorier, i det nordlige Chile i Atacama-ørkenen, men i en højde på ikke mindre end 5.000 meter. Det gør det til noget af en udfordring af arbejde på stedet.
Placeringen førte da også i 2013 til en strejke, hvor arbejderne krævede kortere ophold i den store højde og ekstra betaling – hvad de så også fik.
Studerer dannelsen af stjerner og planeter
\ ESO’s vigtigste opdagelser
ESO er selv kommet med en liste over de opdagelser og observationer, som, de mener, er deres vigtigste bidrag til astronomien.
Her er et par hovedpunkter – ud over den helt aktuelle måling af kilden til en tyngdebølge:
- Studiet af stjerner, som kredser om Mælkevejens centrale sorte hul
- Målinger, der var med til at bekræfte, at universet udvider sig stadig hurtigere
- Detaljerede billeder af planetdannelse fra ALMA
- Første billede af en exoplanet taget af VLT i 2004
- Første målinger af atmosfæren om exoplanet
- Baggrundsstrålingens temperatur for 11 milliarder år siden
- Forbindelsen mellem gammaglimt, supernovaer og neutronstjerner
Med ALMA har ESO bevæget sig ind på radioastronomiens område.
ALMA består af 66 radioteleskoper. De er ikke specielt store - med antenner på 12 meter og 7 meter – men de kan arbejde sammen, og det gør hele forskellen.
Da de udelukkende observerer i mm-området, og også i bølgelængder på under en mm, er det nødvendigt, at de er placeret et sted, hvor luften er meget tør.
Det er begrundelsen for valget af en af de tørreste ørkener på Jorden, og det bragte observatoriet helt op i en højde på fem kilometer.
ALMA er beregnet til at observere stråling fra gas og støv, og det gør observatoriet særligt egnet til at studere dannelse af stjerner og planeter.
Der er således målt på de gasskiver, der omgiver unge stjerner, og som senere udvikler sig til planetsystemer. Der er også foretaget målinger af de molekyler, der findes i kometer her i solsystemet.
Det er typisk for astronomien, at det internationale samarbejde bliver stadig mere centralt.
Dermed er ALMA bygget i et samarbejde mellem ESO, National Science Foundation i USA, Canada, Japan og Taiwan.
Danmark, ESO og fremtiden
Det er af afgørende betydning for Dansk Astronomi, at vi er med i ESO.
Vi har gennem de sidste år fået tildelt to procent af den samlede observationstid ved ESO’s teleskoper, hvilket svarer til 40 observationsnætter om året.
De mange observatorier giver jo mere end 365 nætter om året at observere i – meget ofte er 4-5 observatorier i gang på en god nat.
Lige så vigtigt er det, at ph.d.-studerende kan søge om stipendier til ophold på observatorierne i Chile, og at vi gennem medlemskabet har adgang til ESO’s enorme databaser og arkiver.
Der er også mulighed for at byde ind på opgaver, som ESO skal have løst, for eksempel med bygning af teleskoper og instrumenter.
Meget af samarbejdet med ESO foregår nu gennem Instrumentcenter for Dansk Astrofysik (IDA), som er placeret i Aarhus under ledelse af Hans Kjeldsen.
Enormt teleskop skal undersøge mørk energi
ESO har store planer for fremtiden.
Det næste projekt er nemlig The Extremely Large Telescope ELT, som, regner man med, kan tages i brug i 2024. Det vil få et hovedspejl på ikke mindre end 39 meter.
Et så stort spejl kan man naturligvis hverken bygge eller transportere op på toppen af et bjerg. Derfor består hovedspejlet af ikke mindre end 798 små spejle på hver 1,4 meter.
Spejlene er kun 50 mm tykke og styres af nogle små donkrafte, der kan bevæge spejlene op til 1.000 gange i sekundet. På denne måde kan man ophæve virkningen af urolig luft.
Grunden til, at man vil bygge et teleskop med et 39 meter spejl, er, at det kan indsamle 15 gange så meget lys, som de største optiske teleskoper i dag.
Med den nye teknik til at styre spejlets form kan det også tage billeder, der er 15 gange skarpere end Hubble-teleskopets billeder.
Desuden er 39 meter den mindste størrelse for et spejl, der kan løse de to store opgaver teleskopet får:
- Studere exoplaneter og deres atmosfærer for at kunne undersøge muligheden for liv
- Studere hvordan universet udvider sig
En af de helt store opdagelser i astronomien er jo netop, at universet udvider sig stadig hurtigere, og det forklarer man med et begreb, der hedder mørk energi.
I dag er mørk energi bare et navn, som ingen ved, hvad dækker over, og det er et problem, som man håber, ELT kan være med til at løse.
\ Fælles søgning efter mystiske tyngdebølger
Den helt store nyhed i astronomien lige nu er, at det er lykkedes at finde kilden til tyngdebølger, som blev observeret her i august.
ESO har ikke noget at gøre med tyngdebølger, men har spillet en central rolle i at finde kilden.
Videnskab.dk har allerede skrevet om de sensationelle tyngdebølger, så her vil vi bare se på ESO’s andel:
Tyngdebølgerne blev observeret af tre specialbyggede observatorier med to i USA og et i Italien, og det gjorde det muligt at bestemme det område på himlen, hvor kilden måtte befinde sig.
Dette område var flere hundrede gange større end fuldmånen og indeholder millioner af stjerner. Så det, man i første omgang havde brug for, var teleskoper med et stort synsfelt – og dem har man også i Chile.
Så da natten faldt på i Chile 17. august i år, gik ESO og alle andre, der havde et egnet teleskop, i gang med at lede efter det lysglimt, som man regner med bliver udsendt, når to neutronstjerner kolliderer.
Dette billede fra VIMOS-instrumentet på ESO’s Very Large Telescope i Chile viser galaksen NGC 4993, hvor kollisionen fandt sted. Det er første gang i verdenshistorien, at vi har billeder i synligt lys fra en tyngdebølgebegivenhed. (Illustration: ESO/A.J. Levan, N.R. Tanvir)
Det blev det amerikanske 1-meter store Swope teleskop, som var de heldige, der først så lysglimtet.
Men det var kun begyndelsen, for nu kunne ESO så rette sit tunge skyts mod netop det sted, hvor glimtet var set.
Naturligvis blev VLT, NTT og ALMA sat ind med det samme, og de kunne bidrage med særdeles detaljerede observationer, som strakte sig over flere uger. Faktisk bidrog i alt 70 observatorier verden over med observationer.
Resultatet for ESO blev ikke mindre end seks store artikler, hver skrevet af snese af forskere.
Moderne astronomi er i meget høj grad et teamwork. Det er noget af et arbejde at gå forfatterlisterne igennem, men her og der finder vi danske forskere på listen over bidragsydere, som har været med til denne helt banebrydende frontforskning.
Alene disse artikler viser, hvor vigtigt det er, at Danmark er med i et internationalt samarbejde som ESO.
