Astronomerne stiller nogle af de mest fundamentale spørgsmål, der findes: Lige fra om vi er alene i kosmos, til hvad den mystiske mørke energi og det mørke stof i universet består af.
Nu bygger en stor gruppe astronomer fra hele verden det største optiske teleskop nogensinde: Det hedder Extremely Large Telescope (ELT) og er placeret i Chile.
Når byggeriet engang er slut i 2028, kan teleskopet levere svar, der vil transformere vores viden om universet.
Med sit primære spejl på 39 meter i diameter får ELT den største, mest perfekt reflekterende overflade, der nogensinde er fremstillet.
Teleskopet vil kunne indsamle mere lys end alle de eksisterende teleskoper tilsammen, hvilket gør det i stand til at registrere genstande, som er millioner af gange svagere, end et menneskeøje kan se.
Der er flere grunde til, at vi har brug for sådan et teleskop. Den utrolige følsomhed vil gøre teleskopet i stand til at afbilde nogle af de første galakser, der nogensinde er dannet, og lys, der har rejst 13 milliarder år for at nå Jorden.
Observationer af så fjerne objekter giver os mulighed for at finpudse vores forståelse af kosmologien samt mørkt stof og mørk energis beskaffenhed.
Udenjordisk liv
ELT kan også svare på det mest fundamentale spørgsmål af alle: Er vi alene i universet?
Man forventer, at ELT vil blive det første teleskop, der finder jordlignende exoplaneter. Altså planeter, der kredser om andre stjerner, men som har en masse, kredsløb og nærhed til deres vært, der omtrent er lig med Jordens.
Disse jordlignende planeter, som ligger i den såkaldte Guldlok-zone, kredser om deres stjerne i den helt rigtige afstand, så vandet hverken koger eller fryser. Hvilket er betingelserne for, at liv kan eksistere.
ELT's kamera vil have seks gange bedre opløsning end James Webb-teleskopet, så det bliver muligt at tage de klareste billeder til dato af exoplaneter.
Men uanset hvor fascinerende disse billeder kommer til at være, vil de ikke fortælle hele historien.
For at afdække, om det er sandsynligt, at liv eksisterer på en exoplanet, skal astronomerne supplere billeddannelse med spektroskopi.
Billederne afslører form, størrelse og struktur, men spektrene fortæller os de astronomiske objekters hastighed, temperatur og endda kemi.
ELT vil ikke bare have én, men hele fire spektrografer – instrumenter, der spreder lysstråler og spalter dem i forskellige farver, ligesom det ikoniske prisme på coveret af Pink Floyd-albummet 'The Dark Side of the Moon'.
Skal lede efter exoplaneter
Spektrograferne, der er på størrelse med en minibus og omhyggeligt miljøkontrollerede for stabilitet, understøtter alle ELT's videnskabelige cases.
Harmoni-instrumentet analyserer lys, der har rejst gennem gigantiske exoplaneters atmosfærer for at finde tegn på vand, ilt, metan, kuldioxid og andre gasser, der indikerer, at der er liv.
Det mere specialiserede Andes-instrument skal på banen for at registrere langt mindre jordlignende exoplaneter.
Andes-instrumentet, som koster omkring 35 millioner euro eller godt 260 millioner kroner, vil være i stand til at opdage små ændringer i lysets bølgelængde.
Fra tidligere satellitmissioner har astronomerne allerede en god idé om, hvor på himlen de skal lede efter exoplaneter.
Faktisk er der opdaget flere tusinde bekræftede eller 'kandidat'-exoplaneter ved hjælp af 'transitmetoden', hvor et rumteleskop, som fokuserer på et område af himlen med tusindvis af stjerner, leder efter små, periodiske dyk i stjernernes intensitet, som sker, når en planet i kredsløb passerer foran sin stjerne.
Samme hastighed som en skildpadde
Men Andes-instrumentet vil bruge en anden metode til at søge efter andre jordlignende planeter.
Når en exoplanet kredser om sin værtsstjerne, trækker planetens tyngdekraft i stjernen og får den til at 'slingre' i sin bevægelse. Denne bevægelse er utrolig lille: Jordens kredsløb får Solen til at slingre med blot 10 centimeter i sekundet, samme hastighed som en skildpadde.
Ligesom tonelejet på en ambulance med udrykning lyder anderledes, afhængigt af om ambulancen bevæger sig mod os eller væk fra os, øges og falder lysets bølgelængde observeret fra en slingrende stjerne, i takt med at planeten fastlægger sin bane.
Andes-instrumentet vil utroligt nok være i stand til at registrere denne lille ændring i lysets farve.
Stjernelys, som i bund og grund er kontinuerligt ('hvidt') fra ultraviolet til infrarødt, indeholder bånd, hvor atomer i det ydre område af stjernen absorberer specifikke bølgelængder, når lyset undslipper, og fremstår mørke i spektrene.
Små skift i positionerne af disse funktioner, omkring én titusindedel af en pixel på Andes-sensoren, kan over måneder og år afsløre den periodiske slingren.
Jorden 2.0.
Det kan i sidste ende hjælpe os med at finde en Jorden 2.0.
På Heriot-Watt University afprøver vi udviklingen af et lasersystem kaldet en frekvenskam, som vil gøre det muligt for Andes-instrumentet at nå en sådan udsøgt præcision.
Ligesom millimeterstregerne på en lineal vil laseren kalibrere Andes-spektrografen ved at give et lysspektrum struktureret som tusindvis af regelmæssigt adskilte bølgelængder.
Denne skala vil forblive konstant over årtier, hvilket mindsker de målefejl, der opstår fra miljømæssige ændringer i temperatur og tryk.
ELT vil koste 1,45 milliarder euro, knap 11 milliarder kroner, at bygge, hvilket nok vil få nogle til at sætte spørgsmålstegn ved værdien af projektet.
Men astronomi har en betydning, der strækker sig over årtusinder og krydser kulturer og nationale grænser. Det er kun ved at kigge langt uden for vores solsystem, at vi kan få et perspektiv ud over lige her og nu.
Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.
