#88: Datorernas intåg i svensk astronomi

Av Bengt Gustafsson

Den första datorn (eller som det då hette “matematikmaskinen”) som användes i svensk astronomi var BESK från 1953, som föregicks av den några år äldre BARK på KTH i Stockholm. BESK lär under en kort tid ha varit världens snabbaste dator. Datorn programmerades med instruktioner i maskinnära kod som lästes in från en pappersremsa. Körtiden begränsades i praktiken av att elektronrören gick sönder, i början i genomsnitt ungefär var femte minut. En snarlik dator, Facit EDB, byggdes i Åtvidabergs industriers regi och ställdes upp i dess lokaler i Stockholm. Den maskinen stod också till forskningens förfogande.

Kontrollrummet på KTH cirka 1960. BESK hade 2400 elektronrör och 400 germaniumdioder. Från början innehöll den ett ostadigt elektrostatisk minne men detta byttes snart ut till ett kärnminne, ett ferritminne. Det berättas att hemmafruar som var förfarna stickerskor anställdes för den pilliga tillverkningen av denna brynjeliknande konstruktion som kunde lagra 512 40-bits-ord. Därtill fanns ett magnetiskt trumminne som sekundärminne. En addition kunde utföras på cirka 60 mikrosekunder och en multiplikation på 350 mikrosekunder. Foto: Tekniska museet.

En tidig användare av BESK var astronomen Ingrid Torgård i Lund som för sin doktorsavhandling räknade stjärnbanor i Vintergatan vid mitten av 50-talet. Per Olof Lindblad  gjorde något senare omfattande simuleringar på BESK för att studera spiralarmarnas uppkomst i galaxer, genom att representera gasen i en galax med  80 masspunkter som påverkade varandra gravitationellt. Tillsammans med Aina Elvius undersökte han också effekten av magnetiska krafter i ett sådant system. Han använde också BESK och Facit EDB för beräkningarna för svenska almanackan. Alexander Ollongren från Leiden räknade vintergatsbanor på BESK med Ingrid Torgårds hjälp.

Bansimuleringar från Ingrid Torgårds doktorsavhandling Studies on particle orbits in plane models of stellar systems (Lund, 1956) utförda med hjälp av BESK.

I Lund byggdes en ny “siffermaskin”, SMIL, efter ritningarna för BESK. Den togs i bruk 1956 och tycks också ha använts av Ingrid Torgård för att räkna stjärnmodeller tillsammans med Anders Reiz som strax därpå blev professor i Köpenhamn och fortsatte sådana beräkningar med andra medarbetare på danska Gier-maskiner.

En dator för allmänt universitetsbruk kom till Uppsala 1960 när en IBM 1620 ställdes upp vid fysikinstitutionen. Maskintypen, som utvecklats som en standardmaskinen för vetenskapen, såldes i cirka 2000 exemplar i världen. Den var flera gånger snabbare än BESK och dess magnetiska kärnminne var en storleksordning större. En praktisk fördel var att den kunde programmeras i FORTRAN II. En tidig användare av maskinen var Yngve Ekedahl på Astronomiska observatoriet som främst använde den, och dess efterföljare, en CDC 3600, för reduktioner av stora mängder fotometriska data. CDC-maskinen blev stommen i Uppsala Datacentral (UDAC) och användes under 1960-talets senare hälft av flera av astronomerna i Uppsala, mest för fotometriska reduktioner, men även för utvecklingsmodeller av stjärnpopulationer i galaxer.

En tidig datoranvändare bland radioastronomerna på Onsala-observatoriet var Anders Winnberg som i början på 1960-talet studerade hastighetsspridningen i gasmoln i Vintergatan med observationer av vätets 21-cm-linje och beräkningar på en IBM-dator vid ADP-institutet i Göteborg. Senare använde Winnberg en ombyggd flygradarantenn på Råö för att undersöka spiralarmarna i riktning mot Cygnus. Bearbetningen av data skedde med en Saab D21-dator vid Göteborgs Datacenter.

Den transistoriserade D21 var den första serieproducerade civila datorn från SAAB. Den tillverkades i 21 exemplar, de flesta till svenska myndigheter. SAAB hade vid denna tid knappt 10 % av den svenska datormarknaden, medan IBM hade uppemot 70 %. Foto: Tekniska museet.

Utvecklingen av allt kraftfullare, mindre och billigare datorer ledde till att man kunde anskaffa lokala datorer till astronomiinstitutionerna. Till Onsala-observatoriet köptes en Linc 8 från Digital Equipment Corporation 1967. Modellen var en föregångare till senare tiders persondatorer. I första hand användes datorn i mottagarsystemet för 25-metersteleskopet. I Lund upprättades 1973 ett nationellt mätcentrum för astronomiska plåtar med en modern mikrodensitometer. Den styrdes av en HP2116 som också användes för vidare analys av observationsmaterial.  Till Uppsalaobservatoriet förvärvades 1976  en HP2108A för att styra mätinstrument för fotografiska plåtar och analysera data från dessa. Senare inköptes VAX-maskiner och särskilda räkneservrar. Till detta kom ett stort antal arbetsstationer.

Datacentralernas roll tonades ner i och med denna decentralisering men viktig nationell räknekapacietet fanns att få vid superdatorn Cray hos SAAB i Linköping, en maskin som kunde användas av forskare vid universiteten om man följde strikta säkerhetsföreskrifter. (All kontakt med datorn från observatoriet i Uppsala skedde till exempel efter uppringning från ett låst och larmat rum som emellanåt inspekterades av säkerhetspolisen.) Under de senaste decennierna har mycket kraftfulla kluster av processorer upprättats i central regi av Swedish National Infrastructure for Computing, SNIC, i samarbete med universiteten. Detta har försett astronomerna med mycket väsentliga extra simuleringsmöjligheter. Till detta kommer att astronomerna i Sverige nu också utför stora simuleringar vid internationella superkluster.

De moderna klustren klarar beräkningar som tog en timme på BESK på ungefär en hundradels sekund, eller många gånger betydligt snabbare än så.

#82: Svenska astronomiska sällskapet – hela listan

Av Dan Kiselman

Inget onödigt snack här. De flesta, kanske alla, astronomiintresserade är något av kalenderbitare och uppskattar listor, tabeller och kataloger.

Ordförandelängd

1919Karl Bohlin
1926Hugo von Zeipel
1936Östen Bergstrand
1942Nils V. E. Nordenmark
1953Bertil Lindblad
1958Gunnar Malmquist
1964Erik Holmberg
1972Tord Elvius
1986Aina Elvius
1990Per Lindblom
1996Hans Rickman
2000Gösta Gahm
2010Jesper Sollerman

Viceordförandelängd

1919Svante Arrhenius
1928Nils V. E. Nordenmark
1942Bertil Lindblad
1953Gunnar Malmquist
1958Bertil Lindblad
1965Åke Wallenquist
1968Per Olof Lindblad
1976Bengt Westerlund
1982Kerstin Lodén
1984Gunnar Darsenius
1988Kerstin Lodén
1992Hans Rickman
1996Kerstin Lodén
1998Peter Linde

Sekreterarlängd

1919Nils V. E. Nordenmark
1927Knut Lundmark
1934Gunnar Malmquist
1942Carl Schalén
1953Yngve Öhman
1958Jöran Ramberg
1959Per Olof Lindblad
1967Gunnar Darsenius
1984Kerstin Lodén
1988Kurt Sundewall
1996Dan Kiselman

Skattmästarlängd

1919Oscar Holtermann
1921Nils V. E. Nordenmark
1953Tord Elvius
1972Per Lindblom
1990Karin Wallin Norman
1994Peter Lindroos

Sällskapets tidskrifter

1920Populär astronomisk tidskrift
1968Astronomisk tidsskrift
(tills. med Norsk astronomisk selskap och
Astronomisk selskab (Danmark))
2000Astronomisk tidskrift
2001Populär Astronomi

Astronomdagar

1923Stockholm och Uppsala (“kongress”)
1925Stockholm och Lund (“kongress”)
1929Stockholm (“kongress”)
1958Uppsala
1959Lund
1962Stockholm
1964Göteborg
1966Uppsala
1969Lund
1972Stockholm
1999Stockholm
2001Göteborg
2003Lund
2005Uppsala
2007Kiruna
2009Stockholm
2011Göteborg
2013Lund
2015Uppsala
2017Kiruna
2019Stockholm
2021Växjö

Nordenmarkföreläsarna

1999Hans Olofsson
2001Hans Rickman
2003Bengt Gustafsson
2005Marie Rådbo
2007Ella Carlsson
2009Lars Bergström
2011Gösta Gahm
2013Maria Sundin
2015Nils Bergvall
2017Johan Kärnfelt
2019Gabriella Stenberg Wieser

Mottagare av Rosa Tengborgs ungdomsstipendium

2009Assiye Süer
2010Frida Stenebo
2011Mikael Ingemyr
2012Robin Andersson
2013Elisabeth Werner
2014Anna Larsson
2015Josefine Nittler
2016Wictor Arthur
2017Cornelia Ekvall
2018Anna Olsson
2019Jennifer Andersson
2019Måns Holmberg

Mottagare av Anna-Lisa Wolds stipendium för framstående amatörastronomisk insats

1994Lennart Dahlmark
1996Rune Fogelquist
1997Sven O. Rehnlund
1998Jan Persson
1999Margareta Westlund
2000Rickard Billeryd
2006Jan Sandström
2009Roger Persson

Mottagare av Svenska astronomiska sällskapets medalj

1996Claes-Ingvar Lagerkvist:
första svenska kometupptäcktaren
2007Grzegorz Duszanowicz:
första upptäckten av en supernova från Sverige.

Ordförandenas citattävling

Det högsta antalet citeringar enligt Astrophysics data system för en vetenskaplig artikel med respektive ordförande som förstaförfattare. Data inhämtade 2019-10-27.

Karl Bohlin2
Hugo von Zeipel736
Östen Bergstrand4
Nils V. E. Nordenmark3
Bertil Lindblad65
Gunnar Malmquist30
Erik Holmberg915
Tord Elvius12
Aina Elvius46
Per Lindblom
Hans Rickman101
Gösta Gahm88
Jesper Sollerman139

#43: Aina Elvius upptäcker polariserat ljus från galaxer

Aina Elvius som gick bort den 23 maj i år vid en ålder av 101 år var Sveriges första kvinnliga professor i astronomi och Svenska astronomiska sällskapets ordförande 1986-1990. Under 40 år (1951-1991) var hon yrkesverksam, främst inom området polarimetri av galaxer och aktiva galaxkärnor. I detta inlägg berättas om bakgrunden till Elvius forskningsområde, liksom om hennes insatser.

Av Göran Östlin

Ljus från himlakroppar och andra källor, karakteriseras av dess intensitet, våglängd och polarisation. De första två egenskaperna är tämligen välkända, ljus kan vara olika starkt och ha olika färg, medan ljusets polarisation inte är lika uppenbar. Vad är då polarisation? Det ljus vi kan se från en källa är en elektromagnetisk vågrörelse som färdas mot oss, och som beskrivs av dess frekvens (antal svängningar per sekund) och våglängd (avståndet mellan två vågtoppar). Men ljuset svänger även i riktningen vinkelrätt mot färdlinjen. Oftast är dessa svängningar slumpmässiga, men om dessa svängningar sker företrädesvis i en speciell riktning sägs ljuset vara polariserat.

Aina Elvius vid stora refraktorn på Stockholms observatorium i Saltsjöbaden 1950. Tuben som hon monterar på teleskopet är den polarigraf som hon använde för sin forskning och som nämns i texten. Foto: Dagens Nyheter/ TT.

Vissa optiska material släpper igenom ljus med företrädesvis en polarisationsriktning. Genom att infoga en sådan komponent i strålgången i ett optiskt teleskop, och genom att rotera denna komponent mellan successiva observationer kan man mäta vilken andel av det ljus man ser från en himlakropp som är polariserat.  Under tidigt 1900-tal gjordes polarimetriska observationer av ett fåtal galaxer, utan att ge några tydliga resultat. År 1936 upptäcktes att reflektionsnebulosor (ett exempel omger den unga stjärnhopen Plejaderna) uppvisade polariserat ljus. Den svenska astronomen Yngve Öhman konstruerade en ’polarigraf’  med vilken man kunde mäta polarisationen hos himlakroppar. Ett av de första studieobjekten var Andromedagalaxen (M31), och 1942 hittade Öhman polarisation i några av de stoftstråk som syns i galaxens skiva. År 1949 publicerades observationer (av Hall och Hiltner) som påvisade polarisation i ljuset från stjärnor i Vintergatan och 1951 fick dessa observationer sin teoretiska förklaring (av Davies och Greenstein) i form av icke-sfäriska stoftkorn i det interstellära mediet, vilka upplinjerar sig med det lokala magnetfältet i Vintergatan, med följd att ljus av olika polarisation absorberas olika mycket. Ljus kan även polariseras när det reflekteras.

Stjärnhopen Plejaderna med omgivande reflektionsnebulosor. Ljuset från de unga stjärnorna polariseras av stoftkort i nebulosorna, vilket anges av strecken i bilden. Foto: Aina Elvius, “Mitt liv bland galaxer”, Astronomisk tidskrift, nr 3, 1990.

År 1948 påbörjade Aina Elvius sina polarimetriska studier av galaxer med hjälp av Öhmans polarigraf, och redan 1951 publicerade hon sin första studie av polarisation i spiralgalaxen M63. Hon blev senare inbjuden av John Scotville Hall att arbeta vid Lowell-observatoriet i Arizona, USA, där hon gjorde en mängd observationer av polarisationen av ljus från galaxer och från nebulosor i Vintergatan. Hon föreslog bland annat att polarisationen som observerades i en annan spiralgalax, NGC 7331, kunde förklaras av Davies och Greensteins teori – vid den tiden rådde ingen konsensus om hur man skulle tolka resultaten av polarisationsmätningar från galaxer. Parallellt med optiska studier utvecklades radioastronomin starkt och etablerade synen på polarisation av radiovågor som en konsekvens av snabba elektroner som rör sig i magnetiska fält (den så kallade synkrotronprocessen, Alfvén & Herlofsson, 1950).

Bildmontage av Centaurus A som visar strålar av kall (orange) och het (blått) gas som skickas ut från det svarta hålet i galaxens centrum, tillsammans med synligt ljus som visar galaxens form och det kraftiga stoftstråket. Foto: ESO/WFI (Optiskt); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (Submillimeter); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (Röntgen).

Aina Elvius gjorde tillsammans med John Hall mätningar av polarisationen i synligt ljus från flera andra galaxer, och fann 1964 stark polarisation bland annat i de oregelbundna galaxerna M82 och Centaurus A (NGC 5128). Den senare kännetecknas av en rund form med ett brett mörkt band som sträcker över hela den optiska skivan och den hyser ett gigantiskt svart hål i sitt centrum, varifrån strålar av gas skickas ut (ungefär vinkelrätt mot det kraftiga stoftstråket) vilka kan observeras i radioområdet, men det visste man inte då (se figur). Att radiostrålningen från Centaurus A var polariserad på grund av synkrotronprocessen hade då nyligen upptäckts, men det var inte förrän senare och med hjälp av radiointerferometri som man kunde observera jetstrålarna och deras riktning och därför var det först överraskande att polarisationsriktningen mellan radio och synligt ljus skilde sig åt. Aina fann några år senare polarisation också från ’kvasi-stellära’ radio källor (kvasarer), och under mer än tre decennier var hon en pionjär inom studiet av polarisation av synligt ljus från galaxer, aktiva galaxkärnor och nebulosor i Vintergatan.

De vita och svarta strecken visar riktningen och styrkan (längden på strecken) av optisk polarisation i Centaurus A. Foto: Aina Elvius & John S. Hall 1964, Lowell Observatory Bulletin, 6, 123.

* * *

Aina Elvius berättade själv om sin astronomiska gärning i en längre artikel i Astronomisk tidskrift från 1990. Artikeln finns att läsa här.