Kategori: 6. Övrigt

#11: Meridiancirkelastronomi

Av Lennart Lindegren

I början av 1970-talet, när jag läste mina första astronomikurser vid Lunds universitet, fanns det intill föreläsningssalen i den gamla observatoriebyggnaden ett praktfullt mässingsinstrument som ibland förevisades för studenter och besökare. Det var en meridiancirkel, tillverkad 1873 av A. Repsold & Söhne i Hamburg. Trots att instrumentet vid det laget var högst omodernt och inte hade använts på åtskilliga år, var det något i dess specifika och ändamålsenliga konstruktion som fascinerade mig. En meridiancirkel är en astronomisk kikare, konstruerad för ett enda syfte: att mäta stjärnors och planeters positioner med största möjliga noggrannhet. Alla delar var noga uttänkta för detta ändamål. På 1800-talet fanns meridiancirklar vid alla astronomiska observatorier av någon betydelse, så även i Uppsala och Stockholm, men den i Lund var på sin tid den modernaste i Sverige.


Frida Palmér, som vi återkommer till i ett senare inlägg, vid meridiancirkeln vid observatoriet i Lund. Foto: Lunds universitet .

Fram till 1940-talet genomfördes vid observatoriet flera mycket ambitiösa observationsprogram, bland annat för den stora internationella stjärnkatalogen Astronomische Gesellschaft Katalog (AGK). Observationerna gjordes visuellt, med observatören halvliggande under kikartuben medan assistenten avläste cirkelinställningarna. Den omständliga proceduren ansågs redan på 1920-talet vara otidsenlig och tämligen irrelevant för den snabbt framväxande astrofysikens behov. Nu var det större teleskop och fotografiska metoder som gällde, och när Stockholms observatorium flyttade till Saltsjöbaden 1931 fick den gamla meridiancirkeln stå kvar på Observatoriekullen. Även i Uppsala användes den fotografiska tekniken tidigt och med stor framgång (mer om detta nedan).

Noggrann bestämning av stjärnpositioner tillhör en specialitet inom astronomin som kallas astrometri – stjärnmätning. Häri ingår även differentiella mätningar, exempelvis av komponenterna i en dubbelstjärna, eller av de mycket små förändringar i en stjärnas position som orsakas av dess rörelse i förhållande till solen (egenrörelse) och jordens årliga omlopp kring solen (parallax). Den senare effekten är speciellt intressant eftersom den ger direkt information om avståndet: ju större parallax, desto närmare oss befinner sig stjärnan. De enorma avstånden i stjärnrymden medför att både parallaxer och egenrörelser är extremt små och svåra att mäta. En vanlig enhet för dessa små vinklar är 1 millibågsekund (milli-arcsec eller mas) = 0,001 bågsekund (arcsec). Ett knappnålshuvud (1 mm) betraktad på 200 km avstånd upptar en vinkel på ungefär 1 mas. Den närmaste stjärnan, Proxima Centauri, har en parallax på 769 mas, men för de flesta av Vintergatans stjärnor är parallaxen betydligt mindre än 1 mas.

En meridiancirkel kunde sällan ge bättre noggrannhet än ett par hundra mas, vilket alltså knappt räckte för avståndsbestämning ens till solens närmaste grannar i stjärnrymden. Med fotografins hjälp fick man betydligt bättre noggrannhet, och i början av 1900-talet var Östen Bergstrand i Uppsala en av pionjärerna för den nya tekniken. Med hjälp av dubbelrefraktorn från 1893 mätte han bland annat parallaxen för 61 Cygni, och fick ett värde som ligger anmärkningsvärt nära dagens bästa uppskattningar (se tabell). Denna dubbelstjärna i Svanens stjärnbild, nätt och jämnt synlig för blotta ögat, är speciell i astrometrins historia: baserat på Bessels mödosamma visuella observationer från 1837-38 publicerades den första tillförlitliga parallaxbestämningen för just denna stjärna. Trots att proceduren rationaliserades genom fotografin förblev parallaxarbetet ytterligt besvärligt och tidskrävande, vilket avspeglades i den långsamma tillväxten av antalet kända parallaxer. För hundra år sedan kunde man räkna till något dussin parallaxavstånd med en relativ osäkerhet mindre än 20 %, och så sent som 1995 uppgick de till knappt två tusen.

Ett urval bestämningar av parallaxen för dubbelstjärnan 61 Cygni.

1974 var det dags för mig att välja inriktning för mitt doktorsarbete. Vad var det som fick mig att välja astrometrin – en obetydlig, till synes utsiktslös specialitet långt från den moderna forskningens huvudfåra? Kanske var det bara okunnighet, men jag vill gärna tro att det var fascinationen inför ett gammalt mässingsinstrument som ledde mig in på denna bana. Det var i vart fall inte fråga om framsynthet, för ingen kunde då ana den explosiva utveckling som astrometrin stod inför, i synergi med rymdteknologin, digitala kameror och datorer. En utveckling som började med uppskjutningen av Hipparcos-satelliten 1989 och accelererade med Gaia ett kvartssekel senare. En explosion som för övrigt fortfarande pågår: just nu ligger antalet tillförlitliga parallaxavstånd, med < 20% relativfel, runt 148 miljoner…

#8: Harry Martinsons Aniara

Av Daniel Helsing

En augustikväll 1953 fick den svenske poeten och Nobelpristagaren Harry Martinson (1904–1978) syn på Andromedagalaxen genom en kikare. ”Jag stod och såg på det där lilla ljusskenet som rymmer miljarder av solar”, kommenterar Martinson upplevelsen i en intervju, och ”[u]tifrån den synen började jag skriva utan att vara riktigt medveten vart jag ville komma”. Det han började skriva var en diktsvit, ”Sången om Doris och Mima”, som publicerades senare samma år i diktsamlingen Cikada. Sviten kom att utgöra de 29 första sångerna av Martinsons kanske vackraste och starkaste verk: verseposet Aniara: En revy om människan i tid och rum från 1956.

Harry Martinson. Foto: Harald Borgström.

Aniara utspelar sig i en framtid när jorden har blivit nästintill obeboelig på grund av miljöförstöring och kärnvapenkrig. Överlevare evakueras till Mars och Venus i stora rymdskepp kallade goldondrar. Under en evakuering till Mars tvingas goldondern Aniara att nödgira för att undvika en asteroid. I tumultet skadas väsentliga delar av Aniaras maskineri, och skeppet, med 8 000 emigranter ombord, hamnar ur kurs och börjar driva ohjälpligt mot Lyrans stjärnbild. Som läsare får vi följa passagerarnas försök att finna mening under den hopplösa och mållösa färden, ända till det obönhörliga slutet när den sista passageraren har dött.

Genom Aniara ljuder en ton av bottenlös förtvivlan – den förtvivlan passagerarna känner inför sin situation, den förtvivlan Martinson kände inför miljöförstöringens och kärnvapenhotets vansinne. Men där finns också stunder av lycka – lycka i konst och poesi, i mänsklig samhörighet, i sex och kärlek. Och där finns några av de vackraste verserna på det svenska språket.

Den tomma och sterila rymden skrämmer.
Glasartad är dess blick som omger oss
och stjärnsystemen stå orörligt stilla
i skeppets runda fönster av kristall.
(Sång 10)

Vid sidan om förtvivlan inför miljöförstöringen och kärnvapenhotet röjer Martinson en enastående lyhördhet inför svårigheten att poetiskt skildra de perspektiv som den moderna naturvetenskapen öppnar upp. I essän ”Stjärnsången” från 1938 frågar han: ”Diktens uråldriga rättighet var att framföra övertoner och överdrifter, men var ska överorden hämtas då det gäller den moderna astrofysikens världsbild?” Istället för att använda överord för att skildra universum använder Martinson en säregen kombination av suggestiva bilder och negativa beskrivningar som pekar mot omöjligheten att gripa det ogripbara.

Galaxen svänger runt
liksom ett hjul av upplyst rök
och röken det är stjärnor.
Det är solrök.
I brist på andra ord säger vi solrök,
har du fattat.
Jag menar, att språken inte räcker
till vad den synen inrymmer.
(Sång 85)

De första fyra raderna använder bilder från vår vardagsvärld – rök, hjul, ljus – för att beskriva fenomen vi kan se på natthimlen – stjärnor, galaxer. ”Solrök” är en originell metafor som för det okända tillbaka på det kända. Men i slutändan räcker det kända inte till för att greppa det okända: stjärnor involverar skalor och fysikaliska processer som ett sinnligt förankrat förstånd aldrig kan göra sig en rättvisande bild av. De fyra sista raderna kan förefalla övertydliga, men genom övertydligheten inskärper Martinson att den förståelse som solrökmetaforen kan ge är en högst begränsad form av förståelse. Universum självt förblir bortom språkets räckvidd. Samtidigt behöver vi försöka – för att kommunicera med varandra, orientera oss i världen, njuta av språklig skönhet. På det sättet blir Aniara själv en metafor för människans situation i rymdåldern: en jordisk poets försök att greppa miljöförstöringens vansinne, den moderna astrofysikens världsbild och den mänskliga förståelsens begränsningar.

En filmatisering av Aniara, regiserad av Hugo Lilja och Pella Kågerman, hade i september världspremiär på filmfestivalen i Toronto. I Sverige visas den första gången på filmfestivalen i Göteborg den 26 januari 2019. Mer om filmen finns att läsa i en artikel av Anna Härdig i Populär astronomi.

#6: Nordliga försök flyttar söderut

Av Jesper Sollerman

I mitten av förra seklet var mycket av den astronomiska forskningen fortfarande tämligen nationell. Astronomiska observatorier och teleskop byggdes på hemmaplan innan internationaliseringen med dagens partikelacceleratorer och jätteobservatorieanläggningar tagit fart. Så invigdes exempelvis det stora Schmidt-teleskopet vid Kvistabergs observatorium i skogen utanför Upplands-Bro 1964 och kort dessförinnan ett lite mindre teleskop av samma typ i Saltsjöbaden.

De speciella förhållandena i nordligaste Sverige skulle potentiellt vara av intresse för astronomer och fysiker. Vi nämner här två exempel.

Med början sommaren 1950 ställde solforskaren Yngve Öhman upp sin koronagraf vid Abiskos fältstation (detta skildras utförligt här). Han ville undersöka om den friska fjälluften var tillräckligt klar för att bygga ett professionellt solobservatorium på platsen. I så fall skulle ju sommarmånaderna kunna erbjuda 24 timmars kontinuerlig observationstid. Faktum var att man var nöjd med luften, trots att man inte var på särskilt hög höjd. Dessvärre visade fortsatta undersökningar på problem; iskristaller i atmosfären och insekter på hög höjd ställde till det för observationerna. När en knottsvärm kom in i synfältet såg det ut som ett fyrverkeri. Kontentan blev att Vetenskapsakademiens solobservatorium istället kom att byggas på Capri i Medelhavet, för att senare hamna på La Palma, en av Kanarieöarna. 

Yngve Öhman och koronografen i Abisko. Foto: Yngve Öhmans arkiv, vol. 17, Centrum för vetenskapshistoria, Kungl. Vetenskapsakademien. Okänd fotograf.

Abisko ligger vid Torneträsk, en djup, iskall och kristallklar Lapplandssjö. Här tänkte sig svenska astropartikelfysiker, under ledning av Per-Olof Hulth, att det kunde vara en utmärkt plats för en neutrinodetektor. Neutriner är spökpartiklar som far fram obehindrat genom jordklotet och kräver gigantiska apparater för att fångas upp, exempelvis stora mängder ljusdetektorer nedsänkta i en klar sjö. Under 1990-talet studerades därför förhållandena i Torneträsk noga. Vattnet var dock inte tillräckligt klart för de noggranna mätningarna man ville göra, så Per-Olof och hans neutrinofysiker slog sig ihop med amerikanerna och flyttade till sydpolen där man istället placerade detektorerna i djupa hål som borrats ned i den genomskinliga isen. IceCube heter anläggningen idag. Den består av nära 700 ljusdetektorer nedborrade i Antarktis is över en volym på en kubikkilometer. Netrinoastronomin är fortfarande i sin linda – IceCube detekterade sina första neutriner från rymden så sent som 2013 – men blir sannolikt nästa stora fas inom astronomin.

Neutrinoteleskopet IceCube. Foto: Sven Lidström.

Försvarar sin plats i nordligaste Sverige gör dock Institutet för rymdfysik i Kiruna och rymdverksamheten på Esrange. För dessa är den höga latituden en tillgång.

#4: Att bygga galaxer av glödlampor

Av Anders Nyholm

Antenngalaxerna (NGC4038 och NGC 4039). Foto: Robert Gendler.

Många av de dimfläckar som teleskopen visar oss på himlen tillhör inte vår galax Vintergatan, utan är andra galaxer på miljontals ljusårs avstånd från oss. När smålänningen Erik Holmberg (1908–2000) disputerade i astronomi 1937 i Lund var denna kunskap om universum ny. Som doktorand hade Holmberg granskat fotografier tagna vid observatoriet i Heidelberg för att undersöka hur galaxer hopar sig i par och större grupper. Han diskuterade i en artikel 1940 möjligheten att galaxparen uppstod genom infångning, där tidvattenkrafterna som galaxerna utövade på varandra fick dem att förlora rörelseenergi och på så sätt göra det lättare för två galaxer som inte tidigare varit bundna till varandra att bilda ett galaxpar. Som exempel pekade Holmberg på Antenngalaxerna, ett berömt galaxpar vars inre struktur är oordnad och där långa strängar av material har kastats ut i rymden. Här såg tidvattenkrafter ut att verka under sammansmältningen av galaxerna. Att göra en teoretisk modell för hur ett galaxpar rör sig och studera den under en hel sammansmältning hade runt 1940 dock inneburit ett stort beräkningsarbete för hand, i en tid strax före den elektroniska datorn.

På observatoriet i Lund gav sig Holmberg därför i kast med ett finurligt experiment, där han på en 3 x 4 m bordsskiva efterliknade ett galaxpar som fångade in varandra. Hans idé byggde på att både gravitation och ljus avtar med kvadraten på avståndet – dubbleras en källas avstånd blir dess skenbara styrka en fjärdedel av den tidigare. Holmberg ställde i experimentet två uppsättningar glödlampor på bordet. I varje uppsättning, som representerade en galax, ingick 37 glödlampor (ställda i koncentriska cirklar, där yttersta cirkeln var 0,8 m i diameter). Ljus fick här alltså representera gravitation, och varje glödlampa motsvarade en klunga av stjärnor med en viss massa. Under försökets lopp ersattes en lampa i taget med en fotocell, ljusstyrkan från de övriga lamporna mättes och lamporna flyttades ett stycke enligt mätvärdena. Sedan upprepades mätningarna med fotocellen. Med ljuset till hjälp kunde Holmberg således efterlikna hur galaxerna påverkade varandra med gravitation. Genom lampornas förflyttning bevittnade han hur tidvattenkrafterna kunde underlätta en infångning, liksom hur spiralarmar bildades under passagens lopp.

Figur hämtad från Erik Holmberg, ”On the Clustering Tendencies among the Nebulae, part II”, Astrophysical Journal, vol. 94, 1941, s. 391. © AAS. Reproduced with permission. 

November 1941, när andra världskriget rasat i över två år, gav Astrophysical Journal i USA ut Holmbergs studie. ”Bland mina mindre artiklar tycker jag särskilt om 1941”, skrev Holmberg 1986 i ett brev till en kollega. Angående experimentet konstaterade Holmberg i samma brev att han haft liten budget, att han fick göra allt själv (till exempel elinstallationerna) och att det gav extra krydda och tillfredsställelse när det gick att sköta allt på egen hand. Kurvlinjaler och mm-rutat papper var viktiga hjälpmedel i experimentet. Glödlamporna hade utvecklats i speciellt samarbete med Luma-fabriken i Stockholm.

Från 1950-talet och framåt har allt mer raffinerade datormodeller gjorts av såväl enskilda galaxer som större anhopningar. Holmbergs resultat bekräftades. Experimentet med glödlamporna blev med tiden en del av den muntliga berättartraditionen inom astronomin. Dock verkade ingen ha gjort om själva försöket. Det konstaterade studenten Aku Venhola vid Uleåborgs universitet, som 2013 rekonstruerade Holmbergs uppställning och framgångsrikt upprepade experimentet. Samma resultat av tidvattenkrafterna kunde ses och överensstämmelsen var god med de datormodeller som gjordes parallellt. Holmbergs arbete från 1941 är en levande klassiker.

#2: Sweden Solar System

Av Gösta Gahm

Världens till utsträckning största modell av solsystemet finns i Sverige och heter Sweden Solar System (SSS). Planeter, asteroider, dvärgplaneter och två kometer är skalade i avstånd och storlek relativt arenan Globen i Stockholm, vilken utgör modellens sol. Skalan är 1:20 miljoner. Planeterna är uppradade i nord-sydlig riktning från Globen medan flera mindre kroppar är spridda över landet. Modellen, som uppmärksammats i Guinness rekordbok, sträcker sig från Karlshamn och Malmö i söder, till Kiruna i norr. För närvarande omfattar systemet 24 modeller, som alla har varsin värdinstitution, och de flesta är utformade av konstnärer eller designers.

Som en inledning till Internationella astronomiåret 2009 ordnade vi så att Globen lystes upp med två filmsekvenser, en föreställande solexplosioner på solskivan varvat med en föreställande exploderande stjärnor på natthimlen. Inte så lätt att begripa för den passerande nattvandraren, men praktfullt blev det. Foto: Ludvig Ehrenstråhle.

Det hela började i mitten av 1990-talet då Nils Brenning, plasmafysiker vid Kungl. Tekniska högskolan, under cykelturerna förbi Globen på vägen hem från jobbet undrade hur planeterna skulle te sig om solen föreställde Globen. Han ringde mig, vi träffades, och jag lär ha sagt ”Vi gör det Nisse!” Han hade redan prövat var planeterna hamnar genom att fästa ett gem i en gummisnodd och dra runt Globen på den tidens telefonkarta. Om de placerades norrut från Globen, så hamnar de på intressanta ställen. Vi insåg till exempel att Venus hamnar på Nisses arbetsplats, Kungl. Tekniska högskolan.

Vi hade inte väntat oss den starka responsen och entusiasmen när vi sonderade med museer, institutioner, skolor, affärscentra etcetera, som låg rätt till. De inre planeterna ligger tätare samlade än de yttre, och på kort tid kunde vi identifiera värdar till objekten över Stockholmsområdet. Men efter en helsida i Svenska Dagbladet hörde orter långt norrut av sig, och 1998 kunde vi inviga både modellen av Merkurius vid Slussen och modellen av Neptunus i Söderhamn.

Här inviger Sällskapets ordförande Jesper Sollerman en ny modell av Venus, utförd av Peter Varhelyi, utanför Vetenskapens hus i Stockholm år 2016. Venus har tidigare stått modell både på Observatoriemuseet (som stängdes under en lång period) och på KTH, där modellen blev stulen en mörk natt. Foto: Gösta Gahm.

Systemet har expanderat och de senaste åren har en rad dvärgplaneter gestaltats på olika platser. Vi brukar säga att projektet är en smula anarkistiskt. Vi har ingen central kassa eller organisation. Sponsring, i många fall från värdinstitutionerna, har varit avgörande och Svenska astronomiska sällskapet har stött projektet på många sätt, även ekonomiskt. I vissa fall rör det sig om ganska mycket pengar, till exempel för gestaltningen av jätteplaneten Jupiter, som kommer att invigas i början av 2019 på Clarion Hotell, Arlanda flygplats, och där de galileiska månarna radas upp från Sky City till hotellets reception. Försäkringsbolaget Storebrand och även Swedavia har sponsrat.

SSS uppmärksammas ofta i olika media över hela världen. Många skollärare tar sin klass till någon modell där eleverna direkt kan uppleva hur små planeterna är relativt solen och vilka enorma tomrum som skiljer dem åt. Många turister har rest från modell till modell och sommaren 2018 besökte ett polskt TV-team varje modell och gjorde en film om solsystemsmodellen.

Alla modellens himlakroppar.

SSS lever vidare, och varför inte göra en modell av närmaste stjärnan Alpha Centauri? Problemet är att den globen måste placeras fem gånger längre ut än månen. Sådana tankeexperiment kan ge insikter och upplevelser av den enorma rymd vi blickar ut i. Ljusets hastighet uppgår till exempel i modellens skala till dryga 50 km/timmen, det vill säga som hastighetsbegränsningen i städer, och för att skala solens totala energiflöde måste vi placera 1000 kärnkraftverk för full maskin inuti Globen.

För Nisse och mig har resan med SSS varit upplevelserik med många möten runt om i landet med personer som deltagit och bidragit med underbara idéer om modellen och ja, om livet självt.