Kikkerten er symbolet på naturvidenskabens teknologiske nybrud
Menneskets syn på universet blev ændret for altid, da Galilei for godt 400 år siden rettede en primitiv kikkert mod nattehimlen.
Hubble NASA ESA stjerner skabelsens søjler

Hubble-rumteleskopet har givet os mageløse billeder af verdensrummet. Skabelsens søjler, som disse skyer af gas og støv kaldes, har en udstrækning på cirka fire lysår. De er arnested for nye stjerner. (Foto: NASA, ESA og Hubble Heritage Team)

 

Det lysende bånd på nattehimlen, vi kalder Mælkevejen, har i størstedelen af menneskehedens historie været et mysterium.

Da den italienske fysiker og astronom Galileo Galilei (1564-1642) i efteråret 1609 rettede sin hjemmelavede kikkert mod Mælkevejen, løste han imidlertid gåden på et øjeblik. Gennem kikkerten så han nemlig, at Mælkevejen består af myriader af svage stjerner.

Kikkerten er opfundet i Nederlandene. Normalt tilskrives æren brillemageren Hans Lippershey (1570-1619), da hans patentansøgning fra oktober 1608 på et instrument til at »se fjerne ting, som om de var tæt på«, er det første skriftlige vidnesbyrd om opfindelsen.

Lippersheys kikkert bestod af et cirka 50 cm langt rør med en samlelinse i den ene ende og en spredelinse i den anden. Lippershey fik i øvrigt ikke patentet, da flere andre nederlandske brillemagere også gjorde krav på at have opfundet kikkerten.

Til gengæld fik han en god betaling for de kikkerter, han leverede til de nederlandske myndigheder blandt andet til brug i marinen.

En eksplosion i viden om universet

Galilei hørte om kikkerten i sommeren 1609 og gik snart i gang med at konstruere sine egne kikkerter. De første havde en forstørrelse på nogle få gange, men inden længe havde han forbedret teknikken, så han kunne opnå en forstørrelse på op til 30 gange.

Når William Herschel jagtede dobbeltstjerner og stjernetåger med sit 40-fods spejlteleskop, stod han på platformen ved rørets øverste ende og betragtede det 1,2 meter store hulspejl i bunden af røret gennem et håndholdt okular.(Illustration: Herbert Hall Turner)

Selv om disse instrumenter havde et meget lille synsfelt, kunne Galilei konstatere, at Månen ikke er en glat kugle, som man havde ment siden oldtiden, men at den har bjerge, dale og kratere.

Han opdagede også, at planeten Jupiter har måner, og at der er ufatteligt mange flere stjerner end de få tusinde, man kan se med det blotte øje.

På denne måde bidrog et par stykker slebet glas til at ændre vore forestillinger om universet. Indtil Galileis tid havde astronomerne ikke kunnet se mere på himlen, end deres forgængere kunne.

Men med opfindelsen af kikkerten blev der iværksat en teknologisk udvikling, som har givet hver ny generation af astronomer mulighed for at se hidtil ukendte objekter og detaljer. Det har ført til en eksplosion i vores viden om universet.

Et edderkoppespind som inspirationskilde

I de første årtier efter kikkertens opfindelse fungerede den udelukkende som forstørrelsesapparat, da man ikke kunne sigte præcist med den.

Omkring 1640 opdagede den engelske astronom og instrumentmager William Gascoigne (1612-1644) imidlertid nogle underlige tråde i synsfeltet, når han kiggede gennem sin kikkert, som på keplersk vis var bygget med to samlelinser.

Ved nærmere eftersyn viste det sig, at en edderkop havde lavet spind i kikkertens brændpunkt. Det inspirerede Gascoigne til at indbygge et trådkors i brændpunktet, så kikkertens sigteretning blev veldefineret.

Han udviklede ideen, således at flere tråde kunne forskydes i forhold til hinanden ved hjælp af en fin skruegang.

Med dette mikrometer kunne man nu nøjagtigt måle den tilsyneladende udstrækning af det, man kiggede på gennem kikkerten, for eksempel afstanden mellem to tætliggende stjerner eller bredden af et krater på Månen.

Astronom Ole Rømer revolutionerede kikkerten

Kikkerten kom for alvor i brug som måleinstrument, da den danske astronom Ole Rømer (1644-1710) omkring 1690 opfandt passageinstrumentet.

Hvor kikkerter tidligere havde været monteret, så de kunne peges i alle mulige retninger, monterede Rømer kikkerten på en vandret akse, så den kun kunne vippes op og ned i opstillingsstedets nord-sydlinje.

Idet kikkertens hældning kunne aflæses på en gradskala, kunne han derved foretage en nøjagtig måling af en stjernes højde på himlen, i det øjeblik den passerede nord-sydlinjen.

Samtidig kunne han finde den anden koordinat i stjernens position ud fra tidspunktet for passagen. Herefter blev det en væsentlig del af astronomernes arbejde at lave detaljerede kort og kataloger over placeringen af himlens utallige stjerner og tåger.

Stjerner var omgivet af farveflimmer

De tidlige kikkerter havde den ulempe, at stjernerne blev omgivet af et farveflimmer, når man betragtede dem gennem en kikkert.

Denne optiske 'fejl' skyldes den måde, lyset brydes på i en linse. Man opdagede dog hurtigt, at problemet kunne mindskes ved at benytte tynde linser med en lang brændvidde.

Til gengæld fik man nogle uhåndterligt lange kikkerter. I løbet af 1700-tallet lykkedes det at udvikle en ny type linser, som reducerede farvefejlen, og efterhånden blev kikkerten et effektivt instrument.

For at samle så meget stjernelys som muligt byggede man kikkerter med stadig større diameter, indtil man med den endnu aktive Yerkes-kikkert fra 1897 nåede den praktiske grænse med en cirka 1 meter stor linse.

Større linser bliver for tykke på midten og deformeres under deres egen vægt.

kikkert Hubble Hvirvelgalaksen M51 spiralstruktur John Herschel Lord Rosse

Nye kikkerter har givet nyt syn på Hvirvelgalaksen (M51). I 1828 opdagede John Herschel (1792-1871) noget, der lignede en dobbeltring om tågen. I 1845 så Lord Rosse som den første galaksens spiralstruktur med sin kæmpekikkert. Billedet er fotograferet af Hubble-rumteleskopet i 2005.(Foto: NASA, ESA, S. Beckwith(STScl) og The Hubble Heritage Team)

Isaac Newton udviklede et brugbart spejlteleskop

En anden metode til at undgå linsernes optiske fejl var at bruge et hulspejl til at samle lyset i stedet for en linse. Ideen opstod tidligt efter opfindelsen af den astronomiske kikkert, men først i 1669 lykkedes det den engelske fysiker Isaac Newton (1643-1727) at udvikle et brugbart spejlteleskop.

Det var dog vanskeligt at slibe hulspejlet i den helt rigtige facon, ligesom det benyttede spejlmetal (en legering af tin og kobber) hurtigt blev anløbent og kun reflekterede knap 20 procent af lyset. Derfor blev spejlteleskopet kun brugt i begrænset omfang indtil midten af 1700-tallet.

William Herschel forbedrede spejlteleskopet

Gennembruddet kom, da komponisten og amatørastronomen William Herschel (1738-1822) i 1770'erne systematisk arbejdede med at forbedre spejlteleskopets egenskaber.

Blandt andet ændrede han spejlmetallets sammensætning, så refleksionsgraden blev øget til cirka 60 procent. Samtidig forsøgte han ihærdigt at øge spejlenes diameter med det resultat, at han i 1789 kunne bygge verdens hidtil største spejlteleskop med en diameter på cirka 1,2 meter og en længde på cirka 12 meter.

Takket være sine gode instrumenter opdagede Herschel blandt meget andet planeten Uranus – den første 'nye' planet siden oldtiden.

Flere enorme teleskoper blev udviklet

I håb om at kunne se enkeltstjerner i fjerne stjernetåger byggede irske Lord Rosse (1800-1867), som også var amatørastronom, i 1845 et teleskop med et spejl på 1,8 meter.

Med dette enorme instrument lykkedes det ham at observere den såkaldte Hvirvelgalakses spiralstruktur. Rosses teleskop blev først overgået i 1917, hvor der i USA blev bygget et teleskop med et forsølvet glasspejl på 2,5 meter.

Takket være det kunne astronomen Edwin Hubble (1889-1953) i 1920’erne vise, at Andromedatågen er en selvstændig galakse, som ligger langt uden for Mælkevejen, samt at de fleste galakser i universet bevæger sig væk fra os.

teleskop NASA Large Binocular Telescope

Large Binocular Telescope i Arizona har to spejle på hver 8,4 meter i diameter. De kan samle lige så meget lys som ét spejl på 11,8 meter. Takket være de to spejle kan teleskopet tage ekstremt skarpe billeder. (Foto: NASA)

European Extremely Large Telescope på en bjergtop i Chile

Store spejlteleskoper er stadig astronomernes foretrukne instrument til at trænge dybere ud i verdensrummet.

For eksempel påbegyndte Det Europæiske Sydobservatorium (ESO) i 2014 konstruktionen af European Extremely Large Telescope (E-ELT) på en bjergtop i Chile. Med en spejldiameter på godt 39 meter vil det være verdens største teleskop, når det efter planerne står færdigt i 2024.

Uanset hvor store og gode man bygger teleskoperne, kan det ikke helt kompensere for, at lyset fra verdensrummet forstyrres og svækkes på sin vej gennem Jordens atmosfære.

Teleskoper blev installeret på satelitter og opsendt

Derfor er astronomerne begyndt at placere teleskoper på satellitter i rummet. Det bedst kendte er nok Hubble-rumteleskopet, som NASA sendte op i 1990.

Hubble teleskop NASA rummet universet

Gennem de 25 år Hubble-teleskopet har været i kredsløb om Jorden, er det blevet til hundredtusinder af billeder og mere end 10.000 videnskabelige artikler på baggrund af billederne. (Foto: NASA)

Kort efter opsendelsen viste det sig, at teleskopet ikke kunne tage så skarpe billeder som forventet. Det 2,4 meter store hulspejl var ellers blevet slebet med en hidtil uset nøjagtighed, men desværre i en forkert form.

Fejlen var godt nok kun på 2 mikrometer (cirka 1/50 af et typisk menneskehårs tykkelse), men det var nok til at gøre billederne uskarpe. Til alt held var Hubble-teleskopet bygget til at kunne serviceres med NASAs rumfærger, så i 1993 blev der installeret korrigerende optik i teleskopet.

Rumteleskoper har skabt mageløse billeder

Siden har Hubble-teleskopet taget mageløse billeder. Helt unikke er de såkaldte Ultra Deep Field-billeder, hvor teleskopet har fotograferet det samme lille område af himlen i dagevis og derved afbildet nogle af de fjerneste galakser, vi kender.

De er så langt væk, at lyset fra dem blev udsendt mindre end 800 millioner år efter big bang for cirka 13,8 milliarder år siden.

Det har givet os ellers uopnåelig viden om det tidlige univers. Kepler-rumteleskopet, som blev opsendt af NASA i 2009, og som blandt andre bruges af danske astronomer, har også bidraget med enestående viden.

Det fungerer som et gigantisk digitalkamera, der i årevis har målt variationen i lysstyrken fra ca. 150.000 stjerner. Derigennem ved vi nu, at der er planeter i kredsløb omkring de fleste stjerner.

Kikkerten blev også en del af dagligdagen

Samtidig med at astronomerne i de seneste 400 år har brugt stadig mere avancerede kikkerter til at give os nye svar på universets gåder, har der været utallige mindre og simplere kikkerter i brug i mange dagligdags sammenhænge.

Søfolk og soldater bruger kikkerter, når der skal holdes udkik, landmålere bruger kikkerter i deres måleinstrumenter, naturelskere bruger kikkerter til at studere dyr på afstand, og fotografer bruger telelinser, som også er en form for kikkerter, i deres kameraer.

Men det ændrer ikke på, at kikkerten spiller så essentiel en rolle for astronomerne, at dens teknologiske udvikling er med til at sætte grænsen for, hvad vi ved om universet.

Dermed er den ikke bare en opfindelse, men et symbol på de teknologiske nybrud, som den moderne, empiriske naturvidenskab bygger på.

Ugens Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.