#46: Arton och en halv minut levande astronomihistoria

En fantastisk svartvit film från mitten av 1930-talet finns nu tillgänglig på nätet. Den visar astronomer och teleskop vid Stockholms observatorium i Saltsjöbaden. Exakt när den tillkommit eller vem som filmat vet vi inte, men Per-Olof Lindblad berättar att en konkursad fotofirma tog kontakt med honom under 1960-talet och berättade om filmen. Per-Olof själv agerade sedan berättarröst och talade in det ljudspår vi nu kan höra på den digitaliserade versionen som finns tillgänglig på hemsidan till Stockholms universitets Institution för astronomi.

Sten Asklöf vid okularet på refraktorn vid observatoriet i Saltsjöbaden. Klicka här för att titta på filmen.

Ingen kunde vara en bättre ciceron till denna astronomihistoriska sensation än Per-Olof Lindblad. Som son till Saltsjöbadsobservatoriets förste föreståndare, Bertil Lindblad, flyttade Per-Olof själv som treåring till observatoriet i samband med invigningen 1931 – och bor fortfarande kvar! Efter en egen lång astronomikarriär syns professor emeritus P-O fortfarande till då och då på den ’nya’ institutionen vid Albanova. Vem annars skulle kunna guida oss bland kryssfotometrar, gärtnerapparater, ledmikroskop, handtastar och schiltfotometrar? Själv hade jag inte hört talas om hälften av dessa teknikhistoriska underverk, och fick skicka denna text till Per-Olof för att försäkra mig om att jag hört rätt på filmen.

Filmen visar även några av Sveriges kändisastronomer. På den tiden huserade nämligen exempelvis Bertil Lindblad, Gunnar Malmquist, Jöran Ramberg och Yngve Öhman i Saltsjöbaden, och de ses här observera med refraktorn, spegelteleskopet och astrografen. Det handlar alltså om ett stycke levande astronomihistoria, och en unik beskrivning av hur man faktiskt handhade de gamla teleskopen och apparaterna. Även tidstypiska vyer över Saltsjöbaden och en titt in i biblioteket erbjuds. Titta och njut!

#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.

#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.