#97 F-stjärneprojektet och ESO

Av Dan Kiselman

Den 4 december 1996 hölls en ceremoni vid byggplatsen för Very Large Telescope (VLT) i Chile. För att högtidlighålla underskriften av ett nytt avtal mellan European Southern Observatory (ESO) och värdlandet murades en tidskapsel in i en av teleskopbyggnaderna. Varje medlemsland i ESO fick deponera en vetenskaplig artikel i kapseln. Sverige valde The chemical evolution of the galactic disk från 1993, med författarna Bengt Edvardsson (Uppsala), Johannes Andersen (Köpenhamn), Bengt Gustafsson (Uppsala), David Lambert (Austin, Texas), Poul Erik Nissen (Århus) och Jocelyn Tomkin (Austin). Artikeln, som gått under arbetsnamnet BDP (för Big Disk Paper) var resultatet av ett i många avseenden tungt forskningsprojekt där 189 stycken stjärnor av soltyp genomgått en detaljerad kemisk analys.

Från vänster: Den gamla vaktmästarbostaden vid Astronomiska observatoriet i Uppsala tjänade som stjärnatmosfärshus under 1980-talet, Bengt Gustafsson (1987), Bengt Edvardsson (1989). Foton: Dan Kiselman.

Förutsättningarna för att sätta i gång det hela var å ena sidan de teoretiska verktyg som under många år utvecklats i Uppsala under Bengt Gustafssons ledning. Bland dessa stod datorprogrammet MARCS i centrum. MARCS beräknar hur tryck, temperatur och andra parametrar varierar med djupet i stjärnatmosfären givet en viss effektiv temperatur, tyngdacceleration och grundämnessammansättning. Den resulterande modellen kan sedan användas för att beräkna hur stjärnans spektrum borde se ut. När detta jämförs med ett observerat spektrum kan man härleda grundämneshalter och andra egenskaper hos stjärnan.

Coudé Auxiliary Telescope (CAT) vid ESO 1990. Foto: Dan Kiselman.

Samtidigt hade nya teleskop och instrument tillkommit – projektet initierades när ESO:s nya högupplösande spektrograf CES installerades i början av 1980-talet. CES var stor som ett rum (den gick att gå in i den). Den byggdes för ESO:s dåvarande flaggskepp, 3,6 m-teleskopet, men kunde också matas med ljus från ett mindre filialteleskop på 1,4 m kallat CAT. På så vis kunde den stora spektrografen komma till nytta även när jätteteleskopet sysslade med annat. Medarbetarna från Texas bidrog med observationer från McDonald-observatoriet på norra halvklotet.

Stjärnorna valdes ur fotometriska kataloger och var av solens temperatur och hetare (alltså i huvudsak av spektralklass F). Urvalet gjordes för att få med ett spann av åldrar och halter av tunga grundämnen (metalliciteter). En poäng med dessa F-stjärnor är att fysiken i deras atmosfärer – där spektrallinjerna bildas – inte är alltför olik solens. Solen kunde därför vara referensstjärna och alla grundämneshalter bestämdes relativt denna, varvid systematiska fel kunde hållas nere. En annan poäng är att F-stjärnorna är någorlunda långlivade och har konvektiva höljen. Därför fungerar de som arkeologiska prover som i sina yttre delar behåller och visar upp sammansättningen av den interstellära gas varur de bildats.

Sex av de analyserade grundämnena jämförda med järn med solen som nollpunkt. Varje stjärna är en punkt. Nickel (längst ned) verkar följa järn medan de andra är relativt sett vanligare vid lägre järnhalter (längre tillbaka i tiden). Vintergatsdiskens produktion av syre (högst upp) kom alltså i gång snabbare – tunga stjärnor som utvecklas fort tillverkade detta ämne. Bild: ESO.

Observationsdata samlades åren 1982-88. Sedan måste spektrallinjernas styrka mätas upp och med hjälp av de teoretiska modellerna översättas till halter för tretton olika grundämnen. För detta skulle modellerna utvecklas och förfinas så långt det bara gick, vilket tog några år. Det hela kompletterades med uppskattningar av stjärnornas åldrar ur fotometrin samt deras banor i galaxen. Därmed skapades ett stort dataset för stjärnor i Vintergatans skiva vars historia nu kunde börja utforskas. Hur hade det gått till när generationer av olika slags supernovor och stjärnvindar successivt berikat gasen med tunga grundämnen? I förlängningen betyder det att vi får reda på varifrån atomerna vi är byggda av egentligen kommer.

För F-stjärneprojektet var förstås ESO:s resurser avgörande. Det Europeiska sydobservatoriet är en framgångshistoria där Sverige från början spelade en ledande roll. Redan 1954 hölls ett europeiskt möte som ledde till ett upprop om att ett observatorium borde byggas i Sydafrika. Konventionen om ESO skrevs under 1962 av fem länder: Belgien, Frankrike, Nederländerna, Tyskland och Sverige. 1963 beslutades att man skulle bygga i Chile istället för Sydafrika eftersom observationsförhållandena i Anderna visat sig vara klart bättre. Svenska astronomers erfarenhet från Australien (Bengt Westerlund) och Sydafrika (Jöran Ramberg), gav utdelning i form av topposter inom ESO. Numera är Sverige bara ett av sexton medlemsländer och står för knappt 3 % av budgeten.

Underskrifterna från 1954 års möte i Leiden där fröet till ESO såddes. Bertil Lindblad var ordförande och från Sverige deltog även Knut Lundmark och Gunnar Malmquist.

För ESO:s nuvarande stora teleskop och högeffektiva instrument är inte längre projekt av det här beskrivna F-stjärneprojektets typ så märkvärdiga. Än mindre så för kommande faciliteter. Men på sin tid var det en monumental bedrift, passande att muras in i VLT. Men inte för att glömmas bort! Artikeln är fortfarande den astronomiska forskningsartikel med svensk försteförfattare som har störst antal citeringar : 1818 i skrivande stund enligt ADS, varav 31 under 2019.  

ESO:s successiva flaggskepp genom historien och i framtiden. Medurs från övre vänstra hörnet: Kupolen för 3,6 m-teleskopet med det lilla CAT (Foto: ESO). Very Large Telescope (VLT) med fyra stycken 8 m-teleskop (Foto: G. Hüdepohl (atacamaphoto.com)/ESO) . Atacama Millimetre/submillimetre Array (ALMA), 66 radioteleskop i samarbete med USA och Japan (Foto: ESO/C. Malin). Extremely Large Telescope (ELT) som med 39 m blir störst i världen när det slår upp sitt öga mot himlen 2025. (Bild: ESO/L. Calçada)

Lämna ett svar

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *