3. Svenska observatorier – Sida 2 – Svenska astronomiska sällskapet 100 år

#59: Rymdbaserad astrometri: Gaia

Av Lennart Lindegren

För nästan exakt 30 år sedan bevittnade jag den epokgörande uppskjutningen av Hipparcos, astrometrisatelliten som jag skrev om i föregående inlägg. Tidigt på morgonen den 19 december 2013 stod jag ännu en gång på rymdbasen i Franska Guyana och spanade österut mot uppskjutningsrampen. Nu var det Gaia som skulle upp: uppföljaren till Hipparcos som ska kartlägga närmare två miljarder stjärnor i Vintergatan. Den här gången gick allt perfekt. En månad senare var Gaia framme vid sin destination i L2, den andra Lagrangepunkten 1,5 miljoner km från jorden, och rutinmässiga observationer påbörjades i juli 2014. Det första femårsjubileet gick tämligen obemärkt förbi i somras.

Ett fotomontage med Gaia framför Vintergatan. Bild: ESA/D. Ducros.

Hittills har Gaia registrerat över en biljon (en miljon miljoner) astrometriska mätningar! Aktuell statistik finns här. Den 25 april 2018 släpptes den andra katalogen med provisoriska Gaia data för 1,7 miljarder objekt baserade på de första två årens observationer. Katalogen ger noggranna avstånd för miljontals stjärnor, och HR-diagrammet nedan visar nu en mängd intressanta detaljer. Exempelvis att de vita dvärgarna nere till vänster följer flera olika serier beroende på grundämnessammansättningen i deras ytlager, eller att huvudserien har ett litet ”jack” vid absolut magnitud 10, eftersom den inre strukturen är olika för lättare och tyngre stjärnor. Och detta är förstås bara en liten glimt av vad Gaia förmår — jag har inte alls gått in på hur mätningarna av stjärnornas rörelser håller på att revolutionera vår bild av Vintergatan, eller vad asteroidobservationerna som vi får på köpet betyder för utforskningen av vårt solsystem. Förhoppningen är att Gaia ska fortsätta leverera data till 2024, innan gasen som styr satellitens rotation tar slut.

HR-diagram för drygt 2 miljoner stjärnor i Gaia Data Release 2 med en osäkerhet i avstånden på högst 1 %. Figur: Lennart Lindegren och ESA/Gaia/DPAC.

Hur är det möjligt för Gaia att prestera så mycket bättre än Hipparcos — 10 000 gånger så många objekt och upp till 100 gånger högre noggrannhet? En del av förklaringen är att Gaias teleskop är fem gånger större, med en öppning på 1,45 m jämfört med Hipparcos 29 cm, så att betydligt svagare stjärnor nås, samtidigt som den diffraktionsbegränsade upplösningen blir fem gånger bättre. Resten förklaras av utvecklingen på detektorfronten: medan Hipparcos bara kunde observera en stjärna i taget med en typ av fotomultiplikator, mäter Gaia i genomsnitt 30 000 stjärnor samtidigt med hjälp av alla sina CCD-detektorer, som dessutom har mycket högre ljuskänslighet än fotomultiplikatorn.

Gaias digitala kamera består av 106 tätt packade CCD-detektorer med totalt 938 megapixlar. Här under hopsättningen vid Astrium i Toulouse, Frankrike. Foto: Astrium.

Liksom var fallet i Hipparcos-projektet är hundratals astronomer, dataingenjörer och andra experter runt om i Europa engagerade i bearbetningen av Gaia-satellitens observationer. Men i motsats till Hipparcos finns bara ett konsortium som tar hand om Gaia-reduktionerna från början till slut. Sverige har en liten men nog så betydelsefull del i detta genom astronomer i Lund och Uppsala. En intressant detalj i sammanhanget: Sveriges medverkan i Hipparcos- och Gaia-projekten har alltsedan slutet på 1970-talet konsekvent stötts av den svenska Rymdstyrelsen, eller Statens delegation för rymdverksamhet, som den hette fram till 1991. Ett mer än 40-årigt engagemang av en statlig myndighet som förtjänar uppmärksammas!

#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.

#47: Åke Wallenquist (1904-1994)

Av Gunnar Welin

Åke Wallenquist växte upp i Västervik, där han redan som fjortonåring byggde ett eget teleskop. Han kom tidigt i kontakt med det nystartade Svenska astronomiska sällskapet, och bidrog redan i dess andra årgång till sällskapets Populär Astronomisk Tidskrift med en redogörelse för ett magnifikt norrsken som varit synligt i Västervik i mars 1920.

Åke Wallenquist fotograferad vid IAU:s generalförsamling i Zürich 1948. Foto:
University of Chicago Photographic Archive, apf6-04375, Special Collections Research Center, University of Chicago Library.

År 1922 började Wallenquist studera vid Uppsala universitet, och var ett par år senare med och startade Astronomiska föreningen i Uppsala. Studierna gick raskt undan och 1927 blev han fil. lic. i astronomi. Året efter kom han till det nederländska Bosschaobservatoriet i Lembang på Java (nuvarande Indonesien var då kolonin Nederländska Ostindien), där han blev kvar till 1935 och under tiden träffade sin blivande hustru Phine. Han sägs ha varit den första svenska astronom som observerat från södra halvklotet.

Från början var hans huvudintresse dubbelstjärnor, men det utvidgades till öppna stjärnhopar, och 1931 disputerade han i Uppsala på en avhandling om Messier 7. Senare i livet kom han att bland annat att ägna sig åt den stora galaxhopen i Berenikes hår, Comahopen.

Men Åke Wallenquists intressen spände över i stort sett alla astronomins områden. Bland solsystemets medlemmar var han särskilt intresserad av planeten Mars. Han var också med om fem vetenskapliga solförmörkelseexpeditioner, i Sverige 1927, 1945 och 1954, på Sumatra 1929 och i Brasilien 1947. Flera andra observatorier världen över tog också emot honom som observatör.

På två helt olika vis blev Åke Wallenquist av stor betydelse för svensk astronomi. Redan som skolpojke kontaktade han konstnären och privatastronomen Nils Tamm på Kvistaberg för goda råd inför ett eget teleskopbygge. De kontakterna fortsatte och ledde till en långvarig vänskap med den nästan 30 år äldre Tamm. När Tamm funderade på hur han bäst skulle kunna använda sina resurser för att gynna den svenska astronomin kom Åke Wallenquist med idén att donera hans privatobservatorium med tillhörande herrgård till Uppsala universitet. Så skedde, tillsammans med en bra summa pengar till bygget av ett större teleskop – som senare fördubblades genom ett statligt anslag. Staten bidrog även med en tjänst som observatorieföreståndare, naturligtvis för Åke Wallenquist, som innehade tjänsten från 1959 till sin pensionering 1970; observator vid Uppsalaobservatoriet blev han 1948.

Det stora teleskopet, Kvistabergsschmidten, var under planeringsstadiet världens näst största i sitt slag, men innan det stod färdigt 1963 hade ytterligare ett par något större kommit till. Tyvärr hann Nils Tamm aldrig uppleva dess fullbordan; han avled 1957. Tillsammans med ett mindre teleskop, det fotoelektriska T40, stod Kvistabergs observatorium för mycket av observationsarbetet vid Uppsalaobservatoriet, till dess den växande bebyggelsen i trakten och söder om Mälaren gjorde betingelserna mindre gynnsamma.

Wallenquist tillsammans med Ulf R. Johansson och Ants Sander vid Schmidt-teleskopet på Kvistaberg. Foto: Bertil Pettersson.

Åke Wallenquist var också flitig skribent i populär astronomi. Han skrev många böcker och tidningsartiklar i skiftande astronomiska ämnen, bland annat ”Under strecket” i Svenska Dagbladet. Den första boken skrevs på holländska, men kom 1938 i svensk version, På väg mot oändligheten. Många blivande astronomer hämtade inspiration ur hans böcker, skrivna på en tämligen torr och saklig prosa, men samtidigt med en känsla av att detta var viktiga och intressanta kunskaper. Det var nog främst den delen som ledde till att han 1960 tilldelades professors namn.

#44: Stockholms observatorium flyttar till Saltsjöbaden

Av Jesper Sollerman

I början av 1900-talet höll stockholmsastronomerna fortfarande till mitt inne i stan där observatoriet legat sedan mitten av 1700-talet. Svenska astronomiska sällskapets sekreterare, Nils Nordenmark, propagerade för att det var hög tid att bygga ett nytt modernt observatorium långt från stadens störande ljus och rök. År 1926 höll han ett föredrag som också publicerades i Populär astronomisk tidskrift. I denna appell hotade han med att väcka upp 1700-talsastronomer ur graven för att få något att hända. Detta fångade Knut Wallenbergs uppmärksamhet och därmed var finansieringen klar. Men var skulle observatoriet byggas? Som av en händelse fann man ett lämpligt berg i Saltsjöbaden, som ju är en Stockholmsförort i skärgården tillkommen genom initiativ från Wallenberg.

Observatoriet i Saltsjöbaden. Foto: Teknik- och industrihistoriska arkivet/Tekniska museet.

Den 5 juni 1931 kunde det nya observatoriet invigas i närvaro av en rad gäster, varav den mest prominente var kung Gustav V. Att kungen inte bar krona vid tillfället noterades besviket av treårige Per Olof, son till Bertil Lindblad som var observatoriets föreståndare tillika Kungl. Vetenskapsakademiens astronom. År 1966 skulle Per Olof Lindblad efterträda sin far på dessa poster.

De stora tegelbyggnaderna är ritade av Axel Anderberg, som också var arkitekten bakom bland annat operahuset och Naturhistoriska riksmuseet i Stockholm. Flera stora teleskop gjorde Stockholms observatorium slagkraftigt. Dubbelrefraktorn i huvudbyggnaden är kanske den mest majestätiska pjäsen. Ett 8 meter långt, 11 ton tungt, linsteleskop placerat högst upp i kupolen med höj- och sänkbart golv.

Bertil Lindblad vid dubbelrefraktorn. Foto: Teknik- och industrihistoriska arkivet/Tekniska museet.

Spegelteleskopet har en spegel på 1 meter i diameter och var länge det största teleskopet i Sverige. Det står i en egen kupol, och i en av de andra kopparbeklädda kupolerna står Schmidtteleskopet, även det med en spegel på 1 meter. Schmidtteleskopet stod klart först 1965. Berget rymde dock inte bara stjärnkikare, det var ett eget forskningscentrum med bibliotek, verkstad och bostäder för professorer, observatorer och annan personal. Många av bostäderna gjordes så småningom om till kontor för en växande institution. 1973 överfördes Stockholms observatorium till Stockholms universitet och blev dess astronomiinstitution.

I 70 år huserade astronomerna på berget i Saltsjöbaden, men tiden och stadsljuset kom så småningom ifatt. Yrkesastronomerna föredrog alltmer att observera stjärnhimlen från mer avlägsna bergstoppar, som exempelvis i chilenska Atacamaöknen, där Europeiska sydobservatoriet, ESO, etablerades under 1960-talet. År 2001 flyttade astronomerna till Albanova universitetscentrum närmare resten av Stockholms universitet. Saltsjöbadsobservatoriet är numera ett byggnadsminne som förvaltas av Statens fastighetsverk och inhyser idag en skola. Några av de mindre kupolerna utnyttjas av Stockholms amatörastronomer (STAR) och Ericssons astronomiförening.

#42: SEST, en svensk utpost i öknen

Av Hans Olofsson

Historien om Swedish-ESO Submillimetre Telescope (SEST) tar sin början i bildandet av Onsala rymdobservatorium (OSO). Genom en donation av mark möjliggjordes att Chalmers etablerade ett radioastronomiskt observatorium på Onsalahalvön i närheten av Råö i slutet av 40-talet. Redan från början var intresset inriktat mot molekyler i den kosmiska rymden, men detta krävde ett större teleskop än de som inledningsvis fanns på Onsala. Genom samfinansiering med den Skandinaviska telesatellitkommittén uppfördes ett 25 m teleskop som invigdes 1963. Inledningsvis användes ungefär hälften av tiden på teleskopet för uttestning av telesatellitkommunikation, men efter några år tog den astronomiska användningen över på heltid.

Onsala-observatoriets 25-metersteleskop invigdes 1963. Foto: Onsala rymdobservatorium/L. Wennerbäck.

Utvecklingen av extremt känsliga detektorer, upptäckten av CH i kosmiska gasmoln, samt framgångsrika långbasinterferometri-observationer med teleskop i USA etablerade OSO internationellt.

Men framgång föder också en strävan efter något nytt. Observatoriets ledning lyckades få finansiering för ett teleskop som kunde mottaga radiovågor i millimeterområdet, ett våglängdsområde där ett snabbt ökande antal nya kosmiska molekyler upptäckts. Ett 20 m teleskop invigdes 1976, och det var världens största teleskop av sitt slag under ett decennium, en anmärkningsvärd bedrift av ett litet observatorium i ett litet land. Verksamheten vid detta teleskop etablerade Onsala rymdobservatorium som ett av de ledande radioobservatorierna i världen för millimetervågor.

I början av 80-talet började man intressera sig för allt kortare våglängder, så kallade submillimetervågor. Detta betydde att en plats som Onsala inte längre dög på grund av atmosfärsdämpningen. Att etablera ett teleskop i ett annat land var dock en stor utmaning för observatoriet. Detta löstes genom att man lyckades intressera det Europeiska sydobservatoriet (ESO) för projektet. ESO hade tidigare enbart arbetat med optiska teleskop, men man hade gedigen erfarenhet av att driva verksamhet i Chile, ett land som också erbjuder fantastiska möjligheter för observationer i sub-mm-vågsområdet. På så sätt etablerades SEST, ett 15 m teleskop som drevs gemensamt av OSO och ESO från 1987 fram till 2003 då det lades i malpåse.

La Silla sett från ovan. SEST återfinns längst bort i bild. Foto: Wikimedia commons.

SEST var ett unikt teleskop för observationer av, framförallt, den södra stjärnhimlen, vilket betyder att viktiga resultat erhölls inom ett brett område av astronomisk forskning, till exempel kometers fysik och kemi, egenskaperna hos gasen i stjärnbildnings-områden i vår egen och andra galaxer (speciellt Vintergatans centrum och de Magellanska molnen), den sena utvecklingen av stjärnor samt deras omgivningar (till exempel planetariska nebulosor och supernovor), och inom kosmologi.

OSO var tekniskt ansvarigt för SEST och många är de svenskar som spenderat kortare eller längre perioder i Chile. Personligen utförde jag tidiga testobservationer med teleskopet och under åren som följde tillbringade jag hundratals dagar och nätter i teleskopets kontrollrum. Verksamheten vid SEST bedrevs på traditionellt sätt genom att besökande astronomer utförde sina egna observationer. Detta ledde till att en stor mängd astronomer passerade revy genom åren, och många internationella samarbeten där svenska forskare ingick etablerades.

SEST tittar ut över bergen vid La Silla i de chilenska Anderna. Foto: Wikimedia Commons.

Men betydelsen av SEST skulle visa sig gå långt bortom den vetenskap som möjliggjordes av teleskopet självt. Avvecklingen av SEST ledde till ett nytt projekt, Atacama Pathfinder Experiment (APEX), nu i samarbete med ESO och Max-Planck-institutet för radioastronomi i Bonn. Detta är ett 12 m teleskop beläget längre norrut i Chile än SEST, på Llano Chajnantor på 5100 m höjd. De utmärkta förhållandena på denna plats gör det möjligt att göra observationer ner till cirka 0,2 mm våglängd.

SEST och APEX projekten hade nu etablerat radioastronomi inom ESO:s organisation så till den grad att man var villig att ta på sig den ledande rollen för Europa inom Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) projektet, världens största teleskop för mm- och sub-mm-vågor som bygger på interferometriteknik, också beläget på Llano Chajnantor. På så sätt hade OSO:s initiativ för att etablera SEST en avgörande inverkan på internationell radioastronomi. Projekten hade också positionerat OSO väl för att aktivt arbeta med den tekniska utveckling som var nödvändig för att realisera ALMA.

Sagan om SEST kan mycket väl vara på väg mot ett ”slutet gott, allting gott”. Det finns nämligen långtgående planer på att flytta SEST till Namibia i södra Afrika, till ett berg som heter Gamsberg, för att ingå i det så kallade Event Horizon Telescope som nyligen lyckades kartlägga omgivningen kring det supermassiva svarta hålet i centrum på galaxen M87. På så sätt skulle SEST återigen få lämna bidrag vid den absoluta forskningsfronten.

#19: Hur observatoriet i Uppsala fick en filial i Kvistaberg

Av Eric Stempels

Nils Tamm var målare utbildad vid konstakademin i Stockholm, men i hjärtat en mycket driven och självlärd astrofotograf som gjorde sig ett namn bland såväl amatörer som professionella astronomer. Han hade ett eget privat observatorium, med tillgång till de senaste och bästa fotoutrustningen. Vid observatoriet studerade han bland annat variabla stjärnor, och han upptäckte flera nya stjärnor av denna typ. Han upptäckte dessutom två novor 1936. Nils Tamm hade även ett brett kontaktnät i Stockholm och Uppsala, och fick redan tidigt tillträde till astronomins finrum genom att han blev invald i Svenska astronomiska sällskapets första styrelse 1919. Att sitta mellan renommerade professorer gjorde honom mycket glad och kanske också lite hedrad.

Nils Tamm vid sin refraktor 1919. Foto: Astronomiska institutionen, Uppsala.

Vid 67 år ålder började Nils Tamm fundera på hur hans samling astronomiska teleskop, fotografiska instrument, plåtar och böcker kunde bli till nytta även efter hans bortgång. Han var barnlös men hade ett stort välinvesterat kapital, samt ägde en mycket fin fastighet, Kvistaberg, belägen vid Mälaren i utkanten av Bro. I januari 1944 skrev Nils Tamm därför ett brev till sin vän och förtrogne Åke Wallenquist i Uppsala, där han presenterade ett förslag om att donera sina instrument, Kvistaberg liksom ett stort kapital, som han såg som en enhet, till Uppsala astronomiska observatorium. Nils Tamm var medveten om att förutsättningarna för astronomiska observationer från centrala Uppsala inte längre var optimala, och hoppades att Kvistaberg skulle kunna vara ett alternativ. Den första reaktionen från Uppsala var mycket positiv, och man föreslog initialt att hela observatorieverksamheten skulle flyttas till Kvistaberg.

Under våren av 1944 ritade Tamm flera konceptskisser till ett nytt och stort observatorium, ofta med tydlig inspiration av den neoklassiska stilen på sitt privatobservatorium, men också från Saltsjöbadens nyligen färdigställda observatorium. Dessutom blev Tamm tilldelad ett hedersdoktorat vid Uppsala universitet, och promoverades den 31 maj 1944 för förtjänster inom astronomi, bland annat för hans systematiska letande efter variabla stjärnor och novor, och för utveckling av tillhörande observationstekniker. Några dagar tidigare, den 24 maj 1944, undertecknades gåvobrevet som överförde fastigheten och en del av Tamms kapital till Uppsala astronomiska observatorium.

Målning av Nils Tamm med hans vision av hur ett nytt observatorium på Kvistaberg skulle kunna ta sig ut. Foto: Eric Stempels/Uppsala universitet.

Att förflytta hela institutionen till Kvistaberg ansågs nu emellertid som alldeles för radikalt, och som ett första steg byggdes istället ett mindre Cassegrain-teleskop med tillhörande kupolbyggnad, vilken stod färdig redan 1950. Även ett mindre Schmidt-teleskop flyttades till Kvistaberg. Uppsalaastronomerna lyckades under tiden kompletterade donationen med statliga medel, och bestämde att ett nytt huvudinstrument skulle inrättas på Kvistaberg, och att detta skulle vara ett större Schmidt-teleskop med objektivprisma, en spegeldiameter på 135 cm och ett bildfält på cirka 4° x 4°. Bygget av huvudkupolen, inte i neoklassisk stil som Tamm föreställt sig men som ett funktionellt 50-talsbygge, påbörjades 1951 och instrumentet stod klart 1963. Nils Tamm fick tyvärr aldrig se det färdiga teleskopet – han gick bort 1957, kort efter att han bevittnade slipningen av primärspegeln i Uppsala. Tamms bostad blev därefter tjänstebostad för den nya föreståndaren Wallenquist, med övernattningsmöjligheter för observatörerna.

Observatoriet i Kvistaberg. Längst till höger, delvis skymd av träd, Tamms ursprungliga dom. I mitten Cassegrain-domen, uppförd 1950, och till vänster den stora domen för Schmidt-teleskopet, som stod klart 1963. Foto: Wikimedia commons/Annika Peterson.

Under perioden 1960-1980 användes Kvistaberg flitigt, i huvudsak för systematiska fotometriska och spektrofotometriska studier av stjärnor kring den norra galaktiska polen. Upptäckten hösten 1970 av utbrottet av V1057 Cyg, den andra stjärnan av FU Ori-typ som någonsin observerats, har en särskild plats i observatoriets annaler.
Bland svenska astronomer går den ofta under benämningen Welins stjärna efter upptäckaren Gunnar Welin. Fram till början av 00-talet har teleskopet också används för asteroidstudier, och ett femtiotal himlakroppar har upptäckts därifrån.

Kvistabergs observatorium är idag inte längre i aktivt bruk. Bostadshuset ägs numera av Bro kommun, som där bedriver dagverksamhet för äldre. I den stora Schmidtkupolen finns en liten utställning om Nils Tamm och astronomiska observationer under 1900-talet. Några gånger per år öppnas observatoriet för allmänheten.

#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…

#10: Sandvretens observatorium

Av Dan Kiselman

Efter ett upprop i pressen bildades föreningen Uppsala Amatörastronomer i februari 1980. Medlemmarna var i huvudsak pojkar i alla åldrar: alltifrån skolåldern till nära på pensionärer (i skolpojkarnas ögon). Många var utrustade med smärre teleskop men hyste längtan efter mer. Ett riktigt observatorium vill man ju ha. Med ett stort teleskop. Helst långt utanför staden på en riktigt bra observationsplats.

Med sådana ambitioner kunde projektet verka omöjligt. Men ändå satte vi igång. Den snörika vintern 1981/82 letades platser utanför Uppsala. Kräsna var vi. Observatoriet krävde bra sikt mot söder och helst inte stadsljus i den riktningen, körväg så att det skulle gå att transportera en kupol, helst en elstolpe i närheten och så skulle det gå att få lov att bygga. Märkvärdigt nog fanns det en sådan plats. Sandvreten ett bra stycke utanför Uppsala.

Av vad för material skulle observatoriet byggas? En av oss hade erfarenhet av amatörobservatoriebyggen och hade gjort sådana i glasfiber och i trä. Alltså dags att pröva plåt. Logiken kan diskuteras, men så blev det. Hur gör man en kupol i plåt? Mariestadsmodellen, lanserad av Rune Fogelquists Bifrost-observatorium har formen av två cylindrar som skär varandra vinkelrätt. Plåtarna behöver alltså bara böjas i en riktning.

Författaren försöker såga metall. Foto: Dan Kiselman

Astronomiska observatoriet upplät generöst nog ett skjul vid sin verkstad för bygget. Sommaren 1982 var lång och varm. För mig ägnades den helt åt kapning medelst vinkelslip och elsvetsning. Gnistorna flög. Svetselektroderna gick upp i rök. (I mitt fall utan att något fogades samman.) En kväll fick den gamla svetsen propparna att gå varför en senarbetande forskare måste avbryta sitt arbete. (Förlåt, Bengt! Vi kunde iallafall ställa upp en bil med strålkastare så att du kunde avsluta och packa ihop på ett kontrollerat sätt.)

Fackverket till observatoriet svetsas ihop. Från vänster: Lars Hermansson, Roine Lönnholm, Bo Svensson. Foto: Dan Kiselman.

Själva teleskopkonstruktionen gjordes också av plåt av bara farten. Alt-az-montering var modernt och utrymmessparande. Huvudspegeln skickades efter från USA. Just när den beställts kom jättedevalveringen 1982 vilket innebar en ekonomisk smäll. Det var rätt mycket pengar som vi slantade in i bygget.

Kupolen lyfts på plats. Foto: Dan Kiselman.

Den 29 oktober 1983 gjordes det stora lyftet när kupolen transporterades ut och sattes på plats. En värmestuga tillkom. Så långt var jag med. Någon kort titt i teleskopet blev det också. Observatorieprojektet började gå långsammare och ryckigare. Men det dog inte och sköt så småningom fart igen. Nya entusiaster tog vid när de gamla försvann. En har dock varit med under hela historien och det är Lasse Hermansson som med lugn intensitet sett till att lågan hållits brinnande.

Galaxen NGC 4565 fotograferad från Sandvreten med teleskopet T41. Foto: Sandvretens Observatorium

En nutida besökare upptäcker att vårt teleskop (T45) med åren fått sällskap. Fler teleskop har tillkommit och amatörer från andra orter har fått montera sin utrustning på den lilla kullen. Numera kan många observationer göras på distans. Från Sandvreten kommer observationsresultat och bilder som skulle varit helt otroliga 1982.

Exoplanetpassage observerad fotometriskt 2013 med två teleskop från Sandvreten. Stjärnans ljusstyrka minskar en aning när planeten passerar framför den från jorden sett. En sådan observation var bokstavligen otänkbar när observatorieprojektet startade.

#3: Svenska solteleskopet SST öppnar på La Palma

Den första riktiga bild som togs med SST:s fulla öppning. Tidpunkt: 22 maj 2002 klockan 11:33:07 UT. Bilden föreställer en solfläcksgrupp mitt på solskivan. Den största solfläcken visas i detalj medan hela bilden är infälld. Till skillnad från de flesta andra bilder från SST som publiceras har denna *inte* genomgått någon bildrestaurering för att bli skarpare. Foto: SST/Institutet för solfysik.

Av Dan Kiselman

Det var om kvällen den 20 maj 2002 som jag slog upp dörren till solobservatoriet på La Palma. Som vanligt var jag lite yr efter den timslånga slingriga bilresan från havsnivåns värme till den blåsiga bergstoppen. Mitt uppdrag var att ta över ansvaret för de första observationerna med det nya solteleskopet. Institutets föreståndare tillika teleskopprojektets ledare Göran Scharmer hade arbetat där tillsammans med ingenjören Pete Dettori. De försökte få den nya utrustningen att fungera. Om det lyckades skulle vi få se de skarpaste bilderna av solen någonsin – med hälften så små detaljer som någon dittills sett. Men det är sällan som teleskop fungerar bra från början. Det mest kända exemplet är Hubble Space Telescope vars spegelfel visade sig först när det kommit upp i omloppsbana år 1990. Det krävde reparationer i rymden till en ofantlig kostnad. Problemen med Hubble är definitivt inget undantag – skillnaden mot andra teleskop var att felen tilldrog sig så enorm publicitet.

Följande dag var jag mest åskådare till andras hårda arbete. Skulle det ge resultat? Fyra år tidigare hade jag hjälpt till att skriva ansökningar om pengar till det nya teleskopprojektet. Dessförinnan hade jag sett Göran Scharmer utforska möjliga teleskoplösningar med bland annat tomma toalettpappersrullar. Det färdiga teleskopet blev betydligt stadigare än så – en 20 ton tung stålkonstruktion monterad i det höga vita soltornet.

Den 22 maj var jag uppe tidigt medan de andra fortfarande sov. Jag ville hålla på principen att ett solteleskop ska stå berett när solen går upp. Men när jag slog på strömmen till teleskopmotorerna startade en alarmsignal: bööp – bööp – bööp! Jag hade ingen aning om vad det kunde betyda och slog raskt av strömmen igen. Men kändes det inte en lukt? Jag sprang och slog upp ytterdörren. Vinden blåste från nordost. Över bergskammen bildades molntrasor. Det kändes som om de vispade mig i ansiktet. Luften var alldeles fuktig. På observatoriet är luften oftast extrem torr, men när moln stiger upp längs bergssidorna stiger fuktigheten. Är man erfaren lär man sig uppfatta denna varningssignal med sin uttorkade näsa – luktsinnet återvänder plötsligt. Blöta moln får inte vidröra teleskopobjektivet. Mina aningar besannades. Det var ett fuktighetslarm som tjutit.

Nåväl, när de andra vaknat fick vi gå och vänta på att luftfuktigheten skulle sjunka. Till slut öppnade vi teleskopet trots larmet. Inga moln syntes längre, så det verkade inte riskabelt. Vi testade systemen och riktade in teleskopet på en solfläcksgrupp. Kameran fick gå utan att spara några bilder och vi kastade då och då en bild på datorskärmen där bilden av solfläckarna fladdrade. Då utbrast Göran Scharmer: ”Det ser ju riktigt bra ut!”. Och så tryckte han på knappen för att börja spara bilder. Den första bilden lagrades på hårddisken. Just i det ögonblicket var det den skarpaste solbild som någonsin tagits. När vi inspekterade den såg vi detaljer i solfläckarna som aldrig setts förut. Teleskopets optik fungerade perfekt.

Swedish 1-m Solar Telescope, eller SST som det oftast kallas, blev den 22 maj 2002 i ett slag världens ledande solteleskop och försvarar ännu år 2019 denna plats.