Sådan finder man ukendte planeter med nyt, dansk teleskop

For snart et årti siden opstod »en vild ide« i hovedet på astronomen Frank Grundahl:

Han ville opbygge et netværk af teleskoper, som skulle opstilles rundt omkring på kloden og overvåge stjernerne 24 timer i døgnet.

Frank Grundahls kollegaer var hurtigt med på ideen, og i frokostpauserne på Aarhus Universitet blev det heftigt diskuteret, hvordan teleskoperne skulle afsløre stjernernes inderste hemmeligheder.

I første omgang nåede astronomerne imidlertid frem til, at de måtte droppe teleskopdrømmen – det ville være alt for dyrt at få den til at gå i opfyldelse.

»Vi havde oprindeligt tænkt, at vi skulle bruge et teleskop på mindst to-tre meter i diameter. Men det kunne vi ikke skaffe penge til, og det sad jeg en dag og brokkede mig over til nogle kollegaer i København.«

»Så var det, at en af dem stillede et vigtigt spørgsmål: Hvor småt et teleskop kan du egentlig nøjes med?« husker Frank Grundahl, som er lektor ved Aarhus Universitet.

Lille teleskop - store ambitioner

Det endte med et beskedent teleskop med en diameter på én meter. Teleskopet er netop blevet indviet og står i en kuppelformet bygning på Izaña-bjerget på Tenerife.

Det tekniske udstyr er placeret i en skibscontainer ved siden af teleskopet, og det hele er er kommet til verden for den nette sum af godt 30 millioner kroner - ren discount i forhold til eksempelvis det nærliggende Gran Telescopio Canarias på 10,4 meter, som kostede mere end 900 millioner kroner.

Det afholder imidlertid ikke de danske forskere fra at have store ambitioner på deres teleskops vegne.

»Det kan godt være, at teleskopet er lille og billigt, men vi har udstyret det med nogle instrumenter i verdensklasse. I forhold til lige netop vores formål, er det fuldt ud på højde med, hvad de store teleskoper og satellitter kan gøre,« siger Frank Grundahl, som i dag har titlen 'project scientist' på teleskopet – som har fået navnet SONG.

Kamera finder ukendte planeter

Når det gælder om at opdage nye planeter eller finde alderen på stjerner, er det da heller ikke selve teleskopet, som er afgørende.

Teleskopet har blot til formål at fange og fokusere lyset fra stjernerne – herefter bliver lyset sendt videre til et af de to instrumenter, som forskere fra Aarhus og Københavns universiter har tegnet og bygget.

Det ene instrument – et særligt kamera - står i en sort boks lige ved siden af teleskopet.

Det er primært dette kamera, som SONG-teleskopet skal finde nye planeter med – helst af den beboelige slags, fortæller Uffe Gråe Jørgensen, som er leder af planeteftersøgningen ved SONG-teleskopet.

»Kameraet er meget skarpt – stort set lige så skarpt, som hvis vi havde et rumteleskop uden for Jordens atmosfære. Derfor kan vi finde mindre planeter på helt ned til omkring Mars-størrelse,« siger Uffe Gråe Jørgensen, som er lektor ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

Sådan opdages planeten

Planeteftersøgningen sker med en kompliceret metode, som kræver, at teleskopet er heldigt nok til at pege i en retning i rummet, hvor der både er to stjerner og en planet, som står på linje.

»Hvis teleskopet peger på en given stjerne, så vil vi kunne se lyset fra stjernen blive kraftigere, når en anden stjerne passerer ind foran. Hvis der så samtidig er en planet, som kredser rundt om forgrundsstjernen, så vil vi kunne se lyset blive endnu kraftigere i det øjeblik, hvor planeten kommer ind foran stjernen,« forklarer Uffe Gråe Jørgensen.

Det forstærkede lys – som bliver foreviget af SONG’s specialbyggede kamera - viser altså forskerne, at der findes en planet på lige netop denne plet i vores galakse Mælkevejen.

Og sådan opdager man en ukendt planet.

Lys afslører stjerneskælv

Mens Uffe Gråe Jørgensen og hans kollegaer på Københavns Universitet har det specielle planetkamera som deres hjertebarn, så brænder Aarhusforskerne især for teleskopets andet instrument – spektrografen.

Spektrografen bliver ligesom kameraet fodret med lys fra stjernerne, og ud fra de oplysninger lyset gemmer på, kan spektrografen blandt andet finde ud af, hvor gammel stjernen er, og hvordan dens indre struktur ser ud.

Metoden kaldes også for asteroseismologi, og den svarer til seismologi på Jorden. Frem for at måle på rystelser ved jordskælv, måler asteroseismologer imidlertid på små bevægelser i stjernernes overflade – såkaldte stjerneskælv.

»Når stjernens overflade bevæger sig hen imod os, bliver lyset mere blåt, og når det bevæger sig væk fra os bliver lyset mere rødt. Det kan vi bruge til at måle, hvor hurtigt overfladen på stjernen bevæger sig,« siger professor Jørgen Christensen-Dalsgaard og tilføjer, at lyset fra stjernerne forskydes i de røde og blå farver på grund af et velkendt fænomen, som kaldes Dopplereffekten.

LÆS OGSÅ: SONG-teleskopet skal afsløre kæmpestjernernes inderste hemmeligheder

Stjernebevægelser sladrer om alderen

Spektrografen måler altså på farvespektret i det lys, en stjerne udsender - og astronomerne kan blandt andet omregne disse farve-data til viden om stjernens alder.

Det kan forskerne gøre, fordi de ved, at der hele tiden foregår fusionsprocesser inde i stjernerne.

Her bliver hydrogen omdannet til helium, og derfor gælder det, at jo ældre en stjerne er, des mere helium indeholder den – og det afspejler sig i stjernernes overfladebevægelser, forklarer Jørgen Christensen-Dalsgaard fra Aarhus Universitet.

»Stjernens svingninger er afhængige af, hvilke kemiske stoffer den er opbygget af. På den måde kan vi bruge spektrografen til at regne ud, hvor gammel stjernen er. Og hvis der er en planet i omløb om den, kan vi også bruge det til at regne ud, hvor gammel planeten er,« siger Jørgen Christensen-Dalsgaard, som er den overordnede leder af SONG-projektet.

Han tilføjer, at stjerneners svingninger - altså stjerneskælvene – også kan sladre om stjerneners størrelse.

SONG's niche er de nære stjerner

Men hvorfor kan de danske forskere egentlig ikke bare bruge observationer fra andre teleskoper og satellitter til at lave deres stjerne-beregninger?

Frank Grundahl forklarer, at styrken ved det nye SONG-teleskop er, at »det er dedikeret til lige netop vores opgave.«

»SONG’s niche er, at vi er fokuserede på de nære stjerner og deres bevægelser. Her er styrken, at vi kan se på en enkelt stjerne igennem længere tid uden afbrydelser. Hvis man skal booke sig ind på et stort teleskop, kan man typisk kun få nogle dage til at observere den samme stjerne.«

»Men med SONG har vi for eksempel observeret den samme stjerne i stjernebilledet Hercules igennem 100 dage denne sommer. Det giver os mulighed for at lave nogle observationer og beregninger, som slet ikke er mulige med andre teleskoper,« siger Frank Grundahl.

Kun begyndelsen på teleskop-drømmen

Drømmen om at blive i stand til at studere de samme stjerner igennem længere tid er imidlertid ikke fuldført for forskerne endnu.

Når morgenen gryr på Tenerife, og stjernerne forsvinder, kan teleskopet nemlig ikke længere kigge dem dybt i øjnene.

Derfor vil de danske forskere gerne have opbygget et helt netværk af teleskoper, så et nyt SONG-teleskop kan overtage stjerneovervågningen, når det bliver for lyst eller overskyet på Tenerife.

På deres ønskeliste har SONG-astronomerne i alt otte teleskoper, som skal opstilles rundt om på kloden.

Indtil videre har forskerne imidlertid kun finansiering til to SONG-teleskoper – teleskopet på Tenerife og et tilsvarende i Kina, som næsten står klart.

»Vi har ikke fået nok«

Teleskopet i Kina er bygget af kinesiske forskere efter de danske astronomers tegninger, men lederen af det kinesiske SONG-teleskop tvivler på, at drømmen om otte teleskoper vil gå i opfyldelse.

»Jeg tror, at det bliver svært at få oprettet alle otte teleskoper. På den sydlige halvkugle er der ikke et eneste land, som har en stærk nok økonomi til at støtte projektet. For at kunne stille teleskoper op på den sydlige halvkugle, er vi nødt til at få penge fra nordlige lande – men det bliver svært,« siger Licai Deng, som er professor og leder af det kinesiske SONG-teleskop.

For Licai Deng er tre-fire SONG-teleskoper da også nogenlunde tilstrækkeligt.

»Med de to teleskoper, vi allerede har, kan vi få meget bedre resultater end med et. Men med et tredje eller fjerde teleskop, kan vi få godt få en 24/7 dækning på den nordlige halvkugle. Det vil være et stort fremskridt,« siger Licai Deng, da Videnskab.dk møder ham til den officielle åbning af SONG-teleskopet på Tenerife.

Selvom alle otte SONG-teleskoper endnu ikke er sikret, er der under åbningsreceptionen stor begejstring og glæde blandt forskerne over, at første skridt på vejen er nået.

»Vi er super glade for vores nye teleskop. Men vi er ikke tilfredse på den måde, at vi har fået nok,« lyder det fra Frank Grundahl, mens der skåles i champagne, og Solen går ned over det nye teleskop.