Universum i alla våglängder

2008-11-04 23:01  

Med radioteleskopen ser astronomerna det som är osynligt för ögat. Med det nya digitala radioteleskop­klustret Lofar ska man studera rymden som den var innan galaxerna bildades.

– Inte ser det mycket ut för världen, säger jag när vi betraktar en radiobild av en stjärnhop.

– Säg inte det, svarar den engelske författaren Stuart Clark. Det är en viktig pusselbit.

Vi befinner oss i Nederländerna, och besöker just observatoriet i Westerbork, ett av världens största och känsligaste radioteleskop med 14 antenner stora som hamnkranarna i Rotterdam.

– Radioteleskopen ser inte samma saker som de optiska. Med ett optiskt teleskop ser man bara ljuspunkterna i den mörka rymden. Det är som när du betraktar en stad mitt i natten. Du ser bara det som lyser. Ljusen från fönster, gatlampor och bilarnas lyktor. Men så går solen upp. Plötsligt blir husen, träden och det som tidigare varit mörkt synligt, medan de lysande punkterna bleknar bort. Med radioastronomin är det som om vi tänder taklanpan i rymden.

Egentligen var det nogden tysk-engelske astronomen William Herschel (som för övrigt började sin karriär som musiker) som först insåg att det fanns mer därute i rymden än vad vi kan se med ögonen. Herschel, som kanske är mest berömd för sin upptäckt av planeten Uranus, gjorde ett experiment där han lät solstrålar brytas i ett prisma till ett spektrum. Därefter lät han ljus av olika färg belysa en termometer, och upptäckte att det röda ljuset värmde betydligt mer än det blå. Men till hans stora förvåning visade det sig att termometern fortsatte att stiga även när han flyttade den en bit utanför det röda området. Solen avgav uppenbarligen en sorts ljus som var osynligt för ögat – infraröda strålar.

På samma sätt visade det sig också finnas osynligt ljus utanför det blå området – ultraviolett.

Vid förra sekelskiftet stod det klart att det ljus vi människor kan se med våra ögon bara är en bråkdel av ett vidsträckt elektromagnetiskt spektrum. Det sträcker sig från lågfrekventa radiovågor över mikrovågor, infrarött och synligt ljus till ultraviolett, röntgen- och extremt högfrekvent gammastrålning.

Olika objekt i rymdenstrålar i olika frekvenser. Unga stjärnor som ännu inte tänts lyser i infrarött, vars strålar tränger genom annars skymmande stoftmoln. Neutronstjärnor och supernovor strålar i röntgen och gamma. Gasmolnen mellan stjärnorna avger radiostrålning, och med spektralanalys av radiovågorna kan man till och med upptäcka vilka molekylslag de består av.

Nu är det inte så lätt att studera saker i detalj med radioteleskop. Upplösningen på bilderna är långt från den som ett optiskt teleskop ger, vilket har att göra med radiovågornas längd. Men det finns metoder för att förbättra upplösningen. Nämligen att koppla ihop flera radioteleskop, och därigenom simulera ett större. Teleskopen i Westerbrok kopplas regelbundet samman med teleskop i Australien, Kina, USA och Sydafrika för att ge bilder med högsta möjliga upplösning.

Att titta långt bort innebär också att titta långt tillbaka i tiden. Universums expansion gör att allt ljus, eller snarare elektromagnetisk strålning, tänjs ut, rödförskjuts. Effekten blir större ju mer avlägset objektet är. Det innebär att extremt avlägsna objekt inte längre syns för ögat, men väl i längre våglängder, i radio och infrarött. För att få en riktig bild av universum behöver vi se i alla frekvenser.

– Det blir inte bara som skillnaden mellan dag och natt, utan också som mellan en svartvit och en färgbild, säger Stuart Clark.

Tyvärr (eller kanske lyckligtvis, beroende på hur man ser det) täpper jordens atmosfär effektivt till sikten i de flesta frekvenser. Bara synligt ljus och radiovågor tränger igenom till jordytan. För att göra observationer i gamma, röntgen och större delen av det infraröda och mikrovågsområdet måste man bege sig ut i rymden.

– Kan man då se hur långt bort och tillbaka i tiden som helst? Ända till universums födelse?

– Nej, bara till ungefär 380 000 år efter Big Bang. Det var nämligen först då som atomerna bildades och universum blev genomskinligt. Längre bakåt ser vi bara in i en vägg av elementarpartiklar. Den väggen ”sågs” för första gången av forskarna Penzies och Wilsons radioteleskop år 1965. Det är den kosmiska bakgrundsstrålningen.

– Kan man inte se längre?

– Jo, om man i framtiden lyckas konstruera en neutrinoteleskop. Och med ett hypotetiskt gravitonteleskop skulle man kunna se ända till en bråkdel av en sekund efter Big Bang.

Radioteleskopet som sträcker sig över halva Europa

Tiotusentals sammankopplade transistorradioapparater. Så kan man beskriva Europas största radioteleskop, som ska studera gasmolnen som galaxerna bildades ur i tidernas gryning.

Det är världensmärkligaste teleskop. Lofar – LOw Frequency ARray – består av en stor mängd kluster av enkla radiomottagare anslutna via fiberoptiska kablar till en centraldator i Groningen. Varje station innehåller hundratals enkla radiomottagare (för samma frekvenser som FM-bandet), och stationerna är placerade i en spiralvriden stjärnform med centrum i Nederländerna.

En station ska byggas vid Onsala utanför Kungsbacka i anslutning till Chalmers stora radioteleskop där.

Genom att databehandla signalerna från de tiotusentals radiomottagarna i Lofar kan man ”se” i olika riktningar och frekvenser. Vi universitetet i Groningen finns centralenheten, en superdator av typen IBM Blue Gene/L.

Kaianders Sempler

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt

Läs mer