#58: Rymdbaserad astrometri: Hipparcos

Av Lennart Lindegren

Klockan är strax efter åtta på kvällen. Det är redan natt — skymningen är kort vid fem graders latitud. Åskådarna på den lilla observationsplattformen blickar oroligt mot horisonten västerut, där molnen emellanåt lyses upp av ett avlägset tropiskt åskväder. Uppskjutningsrampen syns bara som en obetydlig ljusfläck 12 km bort. Så börjar nedräkningen, och spänningen blir olidlig när minuterna övergår till sekunder: tio, nio, åtta, sju… En suck av lättnad och förundran hörs när den lilla ljuspricken förvandlas till ett intensivt sken som sakta höjer sig mot himlen. Det verkar gå osannolikt långsamt i början. Men accelerationen är våldsam och de tunna molnlagren passeras snabbt. Raketen viker av österut och passerar efter någon minut rakt över våra huvuden. Nästan 100 km upp avtecknar sig utblåsningsflamman otroligt vackert mot den mörka himlen, som en parabelformad komet. Efter mer än ett decennium av planering och förberedelser är Hipparcos äntligen uppe! Tillbaka i Kourou firas med champagne och kinamat.

Vad jag och mina kollegor bevittnade för 30 år sedan, vid den europeiska rymdbasen i Franska Guyana på Sydamerikas nordkust, var inledningen till en ny era inom den observationella astronomin. Uppskjutningen av Hipparcos den 8 augusti 1989 gick till en början perfekt, men senare misslyckades alla försök att få in satelliten i den avsedda geostationära banan. Till en början såg det ut som projektet var förlorat, men efter månader av snillrika och mödosamma räddningsaktioner kunde Hipparcos användas någorlunda normalt i den del av banan som låg ovanför jordens strålningsbälten. När Hipparcos-katalogen offentliggjordes nio år senare var triumfen ett faktum.

Hipparcos integreras med Ariane-4 innan uppskjutningen. Foto: ESA/CSG/Service Optique CSG

Tidigare har jag berättat om meridiancirklar och andra metoder för noggranna vinkelmätningar på himlen, astrometri. Att göra astrometriska observationer från rymden har stora fördelar: förutom att man slipper atmosfärens inverkan kan teleskopet i tyngdlösheten riktas mot olika delar av himlen utan att deformeras under sin egen tyngd. En som tidigt insåg dessa fördelar var den franske astronomen Pierre Lacroûte (1906-1993), mångårig chef för observatoriet i Strasbourg. Vid en astronomkonferens i Prag 1967 presenterade han ett första utkast till en astrometrisk satellit. Men det skulle dröja till 1980 innan idéerna hade mognat till ett tekniskt genomförbart projekt, godkänt och finansierat av den europeiska rymdstyrelsen (ESA), och ytterligare nio år innan satelliten sändes upp. Under tiden hade hundratals astronomer — mest från Frankrike, Italien, Tyskland, Storbritannien och Nederländerna, och några från Danmark och Sverige — gjort en enorm kraftsamling för att förbereda observationsprogrammet och bearbetningen av observationerna. Datareduktionerna ansågs så pass besvärliga, att man för säkerhets skull hade två “konsortier” som oberoende av varandra genomförde hela kedjan av reduktioner från rådata till de färdiga resultaten.

I Sverige — närmare bestämt i Lund — hade jag och kollegan Staffan Söderhjelm ansvaret för den sista länken i den ena reduktionskedjan, ledd av Erik Høg. Efter att rådata kondenserats till exakta vinkelmätningar vid Greenwich-observatoriet i England, och satts samman till storcirkelkoordinater vid Köpenhamns observatorium, var det vår uppgift att pussla ihop storcirklarna till ett enhetligt gradnät över hela himlen och räkna ut de enskilda stjärnornas positioner, parallaxer och egenrörelser.

Det var alltså i Lund som de första stjärnavstånden baserade på Hipparcos-parallaxer kunde inspekteras. En första, ytterst preliminär beräkning blev klar i november 1990. Den baserades på enbart tre månaders observationer, utförda under satellitens första år i rymden, och omfattade bara 6000 stjärnor. För att undersöka om resultaten verkade rimliga tog vi till ett av astronomernas favoritknep: att plotta stjärnornas absoluta ljusstyrkor mot deras färgindex i ett så kallat Hertzsprung-Russell-diagram. Beroende på en stjärnas massa och utvecklingsfas hamnar den på olika ställen i ett HR-diagram, men oftast längs ett par någorlunda väldefinierade kurvor: huvudserien och jätteserien. För att räkna ut den absoluta ljusstyrkan behöver man veta stjärnans avstånd, och om Hipparcos gav felaktiga parallaxer skulle stjärnorna hamna tokigt i diagrammet.

Det allra första HR-diagrammet baserat på Hipparcos-mätningarna. från november 1990. Det innehåller ca 3000 stjärnor med ytterst provisoriska parallaxer baserade på endast tre månaders observationer. Färgindex (B-V) kommer från fotometriska observationer gjorda från marken. Figur: Lennart Lindegren.

Det allra första HR-diagrammet baserat på Hipparcos (bilden ovan) är inte särskilt imponerande. Men stjärnorna ligger ungefär där de ska, och för oss var detta en viktig bekräftelse att Hipparcos verkligen fungerade. När den färdiga Hipparcos-katalogen presenterades 1997 var HR-diagrammet en av höjdpunkterna (bilden nedan). För första gången hade astronomerna tillgång till pålitliga avstånd och egenrörelser för tiotusentals stjärnor inom några hundra ljusår från Solen!

HR-diagram för 16 631 stjärnor i Hipparcos-katalogen (1997) med högst 10 % osäkerhet i avstånden. Figur: ESA.

2 reaktioner till “#58: Rymdbaserad astrometri: Hipparcos”

Lämna ett svar

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *