Nye kæmpeteleskoper får de gamle til at ligne dværge

Hvis vi vil vide mere om universet, skal vi bruge nye, store teleskoper.

Kun enorme teleskoper kan opfange det ekstremt svage lys fra universets fjerneste objekter, og det kræver også en ny generation af superteleskoper at indfange lyset fra fjerne planeter, der er på størrelse med Jorden.

De nye optiske kæmpeteleskoper er da også på vej. Faktisk er der planer om tre teleskoper, der i løbet af 2020'erne vil få de nuværende til at ligne dværge.

Suverænt størst bliver det europæiske European Extremely Large Telescope (E-ELT), som opføres i en højde af 3.060 meter på en bjergtop i Chile. Det Europæiske Sydobservatorium ESO står bag, og Danmark bidrager også til teleskopet.

Hovedspejl på størrelse med fodboldbane

E-ELT får et hovedspejl med en diameter på 39,3 meter – næsten som længden af en håndboldbane. Jo større spejl, desto mere af det svage lys fra fjerne himmellegemer kan teleskopet indfange.

Det amerikansk-ledede Thirty Meter Telescope (TMT) bliver det næststørste af de kommende superteleskoper. TMT har fået sit navn efter det 30 meter store hovedspejl, som teleskopet skal udstyres med. Hvor det skal placeres, er netop nu et åbent spørgsmål – mere om det senere.

Det er også amerikanere, der står bag det tredje af de store. Det hedder Giant Magellan Telescope (GMT), og når det står klart i Chile, vil det have et spejl med en diameter på 24,5 meter.

Send flere penge

For at finde ud af, hvordan det egentlig står til med de kommende superteleskoper, har vi taget en snak med Uffe Gråe Jørgensen, der er lektor i gruppen for astrofysik og planetforskning på Niels Bohr Institutet, der er en del af Københavns Universitet.

Uffe Gråe Jørgensen er nemlig også medlem af ESO-rådet, der er ESO's styrende organ, så han har helt tjek på E-ELT og følger med i, hvad 'konkurrenterne' foretager sig.

Uffe Gråe Jørgensen fortæller, at E-ELT nok skal stå klar i 2024, som det er planen. Men de tre teleskoper koster milliarder af kroner, som skal stampes op af jorden:

»De mangler alle sammen penge. Ingen af dem har den finansiering, der skal til. E-ELT er det, der står fornuftigst, der mangler måske 20 procent. TMT og GMT mangler stadig cirka halvdelen af pengene, og det er meget.«

Spejlet bliver mindre

E-ELT finansieres af de 16 ESO-medlemslande – 15 europæiske nationer plus Brasilien, hvor aftalen om medlemskab dog ikke er endelig godkendt endnu.

Teleskopet koster godt otte milliarder kroner, men da en del af pengene stadig mangler, er det blevet besluttet at starte med en lettere neddroslet version.

Oprindeligt var det planen, at E-ELT skulle have et hovedspejl med en diameter på 42 meter, men i 2011 blev det besluttet at skære størrelsen ned til 39,3 meter.

Efterfølgende er projektet delt op i to faser, og i fase 1 bliver teleskopet ikke helt så kraftigt, som astronomerne havde håbet på.

Hovedspejlet skal sættes sammen af mange små

Godt nok får hovedspejlet stadig en diameter på 39,3 meter, men i første omgang bliver hullet i midten af spejlet større end først projekteret.

Et så enormt spejl kan ikke fremstilles i ét stykke, men skal sættes sammen af mange mindre spejle. Planen er, at hovedspejlet i E-ELT skal bestå af 798 segmenter, men i fase 1 spares de 210 inderste væk. De kan så monteres, når der er samlet penge ind til fase 2.

Et mindre spejlareal betyder, at der opfanges mindre lys, og opløsningen bliver lavere, så det for eksempel bliver sværere at få øje på planeter, der kredser om andre stjerner end Solen – de såkaldte exoplaneter.

Står klar i 2024

I første omgang sparer ESO også ved at sænke ambitionerne for den adaptive optik, der skal sørge for at korrigere for de forstyrrelser, som atmosfæren giver. I fase 1 bliver billederne fra teleskopet altså en smule mere slørede end planlagt.

»Den gode nyhed er, at fase 1 nok skal bliver gennemført, så teleskopet står klar i 2024. Alt går efter planen, det kører på skinner. Den dårlige nyhed er, at det til at starte med måske ikke bliver helt så godt, som vi havde håbet på,« siger Uffe Gråe Jørgensen og fortsætter:

»Finansieringen af fase 2 er usikker – enten skal ESO tage et lån på de par hundrede millioner euro, der mangler, eller også skal der komme nye medlemslande, der kan være med til at betale.«

»Der skal findes en løsning, og hvis den findes inden 2018, kan både fase 1 og fase 2 gennemføres til 2024, så det bliver det teleskop, man har tænkt sig. Men det mest realistiske er nok, at teleskopet må nøjes med et mindre antal spejlsegmenter de første år.«

Hawaii eller ej?

Konstruktionen af European Extremely Large Telescope forløber altså ikke helt uden problemer, men den er trods alt i gang, og specielt i forhold til Thirty Meter Telescope er det europæiske teleskop en succeshistorie.

Det var meningen, at TMT skulle opføres tæt på toppen af den fire kilometer høje slumrende vulkan Mauna Kea på Hawaii.

Første spadestik blev taget i oktober 2014, men siden er der ikke sket det store. Teleskopet er nemlig uhyre upopulært blandt en stor del af Hawaiis oprindelige befolkning, der betragter bjergtoppene som hellige steder.

Men hvis hawaiianerne ikke vil have et kæmpestort, banebrydende teleskop på øen Hawaii, kan det blive opført på den kanariske ø La Palma i stedet. Sådan lyder udmeldingen fra Henry Yang, som er formand for bestyrelsen i det konsortium, der planlægger at opføre TMT.

Teleskopet er i retten

Ideen til TMT kom fra universiteter i USA og Canada, som så småt begyndte at lægge planer for teleskopet tilbage i 2003. Siden er astronomiorganisationer i Japan, Kina og Indien kommet med på holdet, så det nu for alvor er et internationalt konsortium, der står bag. Og her er man ved at være godt trætte af protesterne på Hawaii.

I ugerne omkring 1. november blev der afholdt en høring, hvor interessenter kunne komme med argumenter for eller imod teleskopet, men hvordan det hele ender, er ikke til at vide. I hvert fald er sagen sendt i Hawaiis højesteret igen – i december sidste år afgjorde højesteretten, at den tilladelse, som TMT-konsortiet tidligere havde fået til byggeriet, ikke var i orden.

Konsortiet er fast besluttet på, at byggeriet af det største optiske teleskop på den nordlige halvkugle skal gå i gang senest 2018. Til gengæld tror ingen for alvor på, at det kan stå klar i starten af 2020'erne, som den officielle udmelding lyder.

Hellere 4 end 2,4 km oppe

Hvis det ikke kan blive bygget på Hawaii, kan det i stedet blive den kanariske ø La Palma, der skal huse det. Amerikanerne har set sig lune på La Palmas højeste tinde, Roque de los Muchachos. Den har en højde af 2.426 meter, og her står der i forvejen opført en pæn samling teleskoper, heriblandt Gran Telescopio Canarias, der med et spejl på 10,4 meter er det største af de eksisterede teleskoper.

Roque de los Muchachos er dog ikke nær så høj som Manua Kea på Hawaii, og for teleskoper er det uhyre vigtigt at komme i højderne, så lyset fra himmellegemerne skal tilbagelægge mindre vej gennem den forstyrrende atmosfære.

Derfor krydser forskerne fingre for, at teleskopet kommer til at stå på Manua Kea i en højde af 4.050 meter, for det er et ekstremt godt sted at studere universet fra – måske det bedste i verden. Desuden vil amerikanerne helst have teleskopet på amerikansk grund.

GMT bruger syv runde spejle

Hvis TMT nogensinde bliver færdig – hvilket Uffe Gråe Jørgensen stiller spørgsmålstegn ved – bliver teleskopet en slags lillebror til E-ELT. Hovedspejlet skal samles af 492 små, sekskantede spejle, der hver måler 144 cm fra hjørne til modstående hjørne, præcis som spejlene til E-ELT.

Ikke mindst på grund af modstanden på Hawaii er Thirty Meter Telescope blevet godt forsinket, mens det tilsyneladende står bedre til for Giant Magellan Telescope. Det er så småt ved at blive opført på Cerro Las Campanas i Chile i en højde af 2.516 meter, og det kan stå klar i 2024, altså omtrent samtidig som E-ELT.

GMT har et enklere design med et hovedspejl, der kommer til at bestå af syv runde spejle, hver med en diameter på 8,4 meter. Tilsammen kommer de til at fungere som ét stort spejl på 24,5 meter.

Det er en håndfuld amerikanske universiteter og institutioner fra Korea, Australien og Brasilien, der er gået sammen om GMT-projektet.

Nok at kikke på

Det kan lyde underligt, at man vil opføre tre kæmpeteleskoper, hvoraf de to kommer til at stå tæt på hinanden, i stedet for bare at satse på ét ekstra stort.

»I hvert fald i begyndelsen vil der nok være 20-25 gange flere interessante projekter, end man kan klare med de to teleskoper. Der er rigeligt med ting, der ville være fantastiske at kigge på.«

Så er det jo spændende, hvad astronomerne får øje på, når de får adgang til de ekstremt store teleskoper. Der vil utvivlsomt være overraskelser i vente – sådan er det næsten altid, når forskere får nyt legetøj.

...måske endda tegn på liv

Et af de bedste argumenter for at bygge så store teleskoper er, at de muligvis kan opfange lys fra exoplaneter, der er omtrent på størrelse med Jorden, og som kredser rundt om deres stjerne i en afstand, så de har en behagelig temperatur, og der kan være flydende vand på overfladen.

»Det specielle ved E-ELT er, at vi for første gang kommer til at tage billeder og få spektra af planeter, der er på størrelse med Jorden, og som kredser rundt i jordlignende baner omkring stjerner som Solen,« siger Uffe Gråe Jørgensen.

»Med GMT og TMT vil man måske kunne se en enkelt jordlignende planet – det er lige på grænsen. Men med E-ELT vil vi med garanti kunne se planeter som Jorden - i hvert fald nogle få stykker.«

Teleskoperne bliver ikke kun udstyret med kameraer, der kan levere flotte billede af fænomener i universet, men også med spektrografer, som sorterer lyset fra de fjerne himmellegemer efter bølgelængde.

Med den information kan astronomerne identificere de atomer og molekyler, der findes derude, så de kan finde ud af, hvordan planeternes eventuelle atmosfære er sammensat.

Måske kan der ligefrem registreres molekyler, der tyder på liv på planeten - de såkaldte biomarkører. Især E-ELT vil måske give et svar på, om vi er alene i universet.