#93: Anita Sundman och kosmologernas bilder av världen

Av Daniel Helsing

Anita Sundmans Universum sett från en annan plats: Kosmologernas bilder av världen från 1995 är en lite bortglömd pärla i den svenska populärvetenskapliga litteraturen. Sundman disputerade i astronomi vid Stockholms universitet 1974 och var verksam där som lärare och forskare fram till sin bortgång. Hon var även målare och populärvetenskaplig författare. Utöver Universum sett från en annan plats, vars omslag pryds av en av hennes akvareller, skrev hon en biografi över Lundaastronomen Knut Lundmark (Den befriade himlen: Ett porträtt av Knut Lundmark, 1988) och artiklar i tidskrifter som Populär Astronomi och Forskning & Framsteg.

Anita Sundman (till höger) tillsammans med Margareta Malmort. Foto: Alexis Brandeker.

Universum sett från en annan plats handlar om hur kosmologer genom tiderna har försökt föreställa sig världsalltet och skapat bilder av universum. ”Bilder” är här inte bara en metafor. Sundman intresserar sig för konkreta representationer av olika slag – teckningar, målningar, mekaniska modeller, fotografier och kartor. Kapitlen är i regel centrerade kring en forskare, ett projekt eller en frågeställning. I kapitel 2, exempelvis, får vi stifta bekantskap med James Ferguson, en fattig vallpojke och autodidakt från Skottland som började konstruera mekaniska modeller av solsystemet och sedan reste runt i Europa på populära föreläsningsturnéer. I kapitel 3 får vi följa konstruktionen av det stora, sedermera världsberömda Vintergatspanoramat i Lund i början av 1950-talet, under ledning av Knut Lundmark. I de efterföljande kapitlen möter vi bland annat Thomas Wright och hans märkliga och vackra bilder i An Original Theory or New Hypothesis of the Universe (1750), Jacobus Cornelius Kapteyn och hans matematiska diagram över Vintergatans struktur, och frågor om vad 1900-talets landvinningar inom astrofysiken betyder för samtidens bilder av universum.

Det som gör att Universum sett från en annan plats har ett bestående värde är inte minst Sundmans författarröst och de perspektiv hon väcker. Med ett på samma gång underfundigt, tillgängligt och poetiskt språk förmedlar hon inkännande kosmologernas visioner av världen och ställer samtidigt grundläggande frågor om vad det egentligen är vi gör när vi skapar bilder av universum. Redan i bokens inledande mening fångar hon det paradoxala i våra försök att representera världsalltet: ”Det är visserligen omöjligt att se universum från en annan plats, men det hindrar inte att man måste försöka” (s. 7). Sundman tar här fasta på att vi lever mitt i det universum vi försöker representera. Detta leder henne till en medvetenhet om bildernas historiska dimensioner. När vi skapar bilder gör vi det utifrån de metaforer, de föreställningar och de data som är tillgängliga för oss. Samtidigt framhåller hon att försöken att se universum från en annan plats är oundgängliga. Bilderna ger vetenskapen liv: ”Ekvationer, tabeller, resonemang må fylla de vetenskapliga publikationerna, men det som stannar i medvetandet är bilderna” (s. 130). Bilderna sporrar vår fantasi och gör oss kreativa, och genom dem lär vi oss mer om universum.

Historiemedvetenheten leder henne också till fruktbara perspektiv på förhållandet mellan naturvetenskapen och allmänkulturen. Även om naturvetenskap och allmänkultur skiljer sig åt i vissa avseenden vill Sundman hellre fokusera på det som förenar dem. ”Bilden av universum”, säger hon i det avslutande kapitlet, ”är en frukt av gränsområdet – det fält där de två språken når varandra och lånar ord och bilder av varandra” (s. 153). Sundmans diskussioner pekar inte bara på betydelsen av fortsatt korsbefruktning och samarbete över gränserna – de illustrerar också vikten av välskriven och reflexiv populärvetenskaplig litteratur.

#92: Kan en dyngbagge se en stjärna?

Av Marie Dacke

Vetenskapliga artiklar har ofta långa och torra titlar, men ibland dyker några upp som kittlar fantasin. En av mina favoriter är:  “Can a shore crab see a star?” Svaret på denna vackra titel är att krabbor kan se Vega och kanske även Betelgeuse, men aldrig Polstjärnan eller Andromedagalaxen. När jag refererade till denna artikel 2003 i min doktorsavhandling anade jag inte att jag tio år senare skulle få en god anledning att ställa mig frågan: Kan en dyngbagge se en stjärna?

En dyngbagge rullar en boll över marken. Foto: Chris Collingwood.

Dyngbaggar finns på alla kontinenter (förutom Antarktis), varierar i storlek från ett knappnålshuvud till imponerande sju cm och skimrar i svart, purpur eller smaragdgrönt. Några av dem kan dessutom tillverka och rulla bollar många gånger tyngre än dem själva. Bollen, som de skulpterar ur högar av antilop-pellets eller elefantbajs, fungerar som en take-away från den bråkiga dynghögen där hundratals insekter slåss om maten. Och kan de, stjäl de pillertrillande dyngbaggarna gärna en färdig boll från någon annan. En dyngbagge med boll gör därför bäst i att hålla en stadig kurs bort från dynghögen.

Kompassen som styr denna enkelriktade flykt är inbyggd i den del av ögat som är riktad mot himlen. Ett sätt att visa att en dyngbagge använder en sol- och månkompass är att lura den navigerande insekten med en spegelbild, som placerar solen eller månen 180° från dess ursprungliga position (samtidigt som du döljer den riktiga solen eller månen med en skärm). I dyngbaggens hjärna tolkas detta som att den nu är 180° grader ur kurs och den svänger därför helt om med sin boll. Tar du bort spegelbilden kommer den snart att svänga tillbaka till sin ursprungliga kurs.

Det är betydligt svårare att utföra samma trick med stjärnorna, då de ligger spridda över hela himlen. Istället tillverkade vi en keps till dyngbaggen, vars skärm effektivt hindrade dem från att snegla på himlen. När stjärnkompassen nu inte längre fick någon information att styra efter, rullade de kepsförsedda dyngbaggarna sina bollar i små cirklar. Ingen kom längre bort från dynghögen, bollar stals till höger och vänster och hela systemet bröt samman.

Studien visar att dyngbaggar inte kan se och navigera efter enskilda stjärnor, men däremot att de kan uppfatta Vintergatsbandet och använda detta för att ta ut kursen över savannen. Foto: Chris Collingwood.

Så: kan en dyngbagge se en stjärna? Till skillnad från krabbor kan dyngbaggarna — enligt alla våra mätningar och beräkningar — inte ens se de ljusstarkaste stjärnorna (förutom solen då!). Men ändå ser vi dem hålla en rak kurs under en stjärnklar himmel. Efter många nätter tillsammans med dyngbaggarna i Johannesburgs planetarium förstod vi hur detta hänger ihop. Nej, dyngbaggarna kan inte se en stjärna, men däremot kan de se Vintergatan som ett ljust band över himlen. Och det är allt de behöver för att hålla en rak kurs över den mörka savannen.

Kontrollcentret för dyngbaggens navigationssystem sitter inte oväntat i dess huvud. Hit skickas riktningsformationen från solen, månen och stjärnorna, tolkas, läggs ihop och omvandlas till nervsignaler som styr dyngbaggen i rätt riktning. Att förstå hur detta går till i en hjärna som är mindre än ett riskorn är nästa station mot en komplett bild över hur en mycket, mycket liten kompass fungerar.

#91: Stjärntändningen

Av Jesper Sollerman

Så här i adventstider bjuder vi på lite körmusik i vår astronomiska blogg. Det är Stockholms Kammarkör som under ledning av Florian Benfer stämningsfullt framför Oskar Lindbergs Stjärntändningen, en tonsättning av Verner von Heidenstams text.  Stjärntändningen är ett ofta uppfört verk från 1922, alltså ungefär jämngammalt med vårt astronomiska sällskap.

Kanske ska man inte lägga alltför astrofysikalisk tolkning vid Heidenstams text, som inleds:

”Nu är bröllopstimmen och brudarnas stund, och stjärnorna brinna så nära att plockas de kunde från fästets rund åt brudar i kronan att bära.”

Just ordet stjärntändning återkommer i några av Verner von Heidenstams böcker, och syftar då på den tid efter solnedgången när stjärnorna börjar dyka upp på himlavalvet. Det är alltså en slags tidsangivelse som annonserar nattens ankomst. Jag vet inte om Heidenstams lyrik innehåller särskilt många astronomiska kopplingar, men medlem i vår lokalförening Astronomiska sällskapet Tycho Brahe var han iallafall under ett antal år.

Den astronomiska kopplingen ligger i detta filmklipp snarare i inspelningsplatsen. Kören står formerad på observationsgolvet under Saltsjöbadens stora refraktor, och kameran som svävar över körsångarna fångar därmed även ett stycke astronomihistoria. Till en början får vi kika ut genom kupolens spalt, och sedan varvas körsångarna med den rustika interiören runt teleskoptuben. Det höj och sänkbara observationsgolvet brukade vara själva huvudnumret när jag själv som doktorand visade teleskopet och stjärnhimlen för allmänheten. Inspelningen är från april 2018, och gjorde att kören fick mersmak för det astronomiska.

#90: Hugo von Zeipel, citeringsstatistik och roterande stjärnor

Av Dan Kiselman

Av de människor som var verksamma i astronomisverige för 100 år sedan har några gjort avtryck i historien. De har gjort det i egenskap av forskare, lärare, organisatörer, författare eller helt enkelt som kändisar. Vi har mött dem i denna blogg och taggfältet här bredvid framhäver deras namn.

Men hur är det med den direkta relevansen för dagens forskning? Vad händer om vi tillämpar den för närvarande vanliga måttstocken på vetenskapligt inflytande och forskningsframgångar: citeringsstatistik? Det innebär att man för varje vetenskaplig artikel räknar hur många gånger andra artiklar citerar den. Moderna bibliografiska databaser gör denna statistik lättåtkomlig. På så vis identifieras de publikationer som kan anses mest inflytelserika och forskare får ett kvantitativt värde att skryta med i diskussioner om vem som är störst, bäst och vackrast. I varje fall störst. Rättvisan i detta kan sannerligen diskuteras. Olika forskningsfält har olika många utövare och skiljer sig i aktivitetsnivå och publiceringskultur. Ändå ges citeringsstatistik ibland stor betydelse vid tilldelningar av forskningsbidrag och anställningar vid universitet.

Hugo von Zeipel. Foto: Uppsala universitetsbibliotek.

Om vi nu tillämpar detta verktyg på gångna tiders astronomiska forskare blir vi först förvånade. Jämfört med dagens framgångsrika forskare har de historiska stora namnen ofta märkvärdigt få publikationer och skral citeringsstatistik. Naturligtvis avspeglar detta inte skillnader i intellektuell förmåga. Till stor del handlar det om att det idag finns så många fler forskare med så mycket effektivare verktyg – både vad gäller databehandling och själva publikationsframställandet. Fler artiklar betyder med automatik fler citeringar. Bara existensen av citeringsstatistik gör att citeringarna blir fler och kan användas som valuta: ”citerar du mig så citerar jag dig”. I gamla artiklar är explicita citeringar till specifika artiklar få. Det förekommer inte heller så ofta standardiserade referenslistor i slutet av artiklarna vilket gör att de missas vid uppbyggnaden av citeringsdatabaser. Allt detta trycker ner siffrorna för äldre tiders forskare.

Men bland svenska astronomer från 1900-talets början finns det en person som sticker ut. Det är Hugo von Zeipel. Hans teoretiska studier av roterande strålande kroppar är i särklass i dagens citeringsstatistik jämfört med hans samtida. Den mest citerade artikeln har i skrivande stund inte mindre än 745 citeringar. Och den klättrar i listorna – bara under 2019 har artikeln samlat på sig 38 citeringar. Det betyder att resultaten fortfarande är mycket aktuella men samtidigt inte är så självklara att de står i läroböckerna med bortglömt ursprung.

Citeringsstatistik för Hugo von Zeipels artikel ”The radiative equilibrium of a rotating system of gaseous masses” i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society från 1924. Som framgår är han i detta avseende mer aktuell idag än för ett halvsekel sedan. Källa: NASA/ADS.

Ett resultat från nämnda artikel kallas ”von Zeipels teorem” och säger att utstrålningen mer areaenhet från en stjärnas yta är proportionell mot den lokala effektiva tyngdaccelerationen. Med det senare avses att tyngdkraften vid ytan blir reducerad på grund av centrifugalkraften. (På jorden är vi lite lättare när vi står vid ekvatorn än vid polen.) En snabbt roterande stjärna blir alltså svalare och mörkare vid sin ekvator. Fenomenet kan kallas tyngdkraftsfördunkling.

Det finns även en ”von Zeipels paradox”: en roterande stjärna kan inte samtidigt vara i hydrodynamisk jämvikt och i strålningsjämvikt. En väg ur detta bryderi kan vara att stjärnan inte roterar som en fast kropp utan att det nödvändigtvis måste finnas rörelser och strömmar inuti stjärnan.

Centrifugalkraften plattar till roterade stjärnor vid polerna och reducerar tyngdkraften vid ekvatorn. von Zeipels teorem säger att dessa stjärnor ska bli svalare och mörkare vid ekvatorn än vid polerna. Moderna interferometriska observatoriet som CHARA har lyckats avbilda snabbt roterande stjärnor och visar att det stämmer. Bild: John Monnier, CHARA.

Dessa arbeten är inte bara relevanta för stjärnor utan även för ackretionsskivor. Uppenbarligen är dylika roterande objekt högaktuella i dagens forskning samtidigt som de är svåra att förstå teoretiskt eller simulera numeriskt. Därför är von Zeipels snart 100-åriga analytiska resultat ännu aktuella och användbara.

Förutom de roterande stjärnorna har von Zeipels arbeten inom celest mekanik nyligen uppmärksammats. Två japanska forskare fann att von Zeipel tidigt studerat ett viktigt fenomen som uppträder vid studier av det så kallade trekropparsproblemet och att detta därmed rätteligen borde kallas ”von Zeipel-Lidov-Kozai-oscillationer”. Aktuellt eftersom det har betydelse vid planetsystems bildande och utveckling.

Hugo von Zeipel (1873-1959) doktorerade i Uppsala 1904. Han ägnade sig åt celest mekanik och geodesi. Senare kom han in på astrofysiken där de ovan nämnda arbetena om roterande stjärnor i efterhand framstår som en höjdpunkt. Han status var sådan att riksdagen anslog medel till en personlig professur i astronomi (med examenskyldighet i geodesi) vilken von Zeipel tillträdde 1920. Hugo von Zeipel var ordförande i Svenska astronomiska sällskapet 1926-1936.

#89: Onsala rymdobservatorium

Av Robert Cumming

Norrskensforskaren och ornitologen Ingrid Sandahl brukade åka ner hit från Kiruna för att skåda fåglar. Just idag, en kylig oktoberdag 2019, är det ovanligt stilla och fåglarna som flyger bland teleskopen hörs på långt håll. Spillkråkan ropar från en tall bortåt LOFAR-teleskopet. Gröngölingen flyger mot 20-metersteleskopets runda, vita kupol. Sedan hörs det ett nytt, mer bekant pip och jag har triss i hackspettar. Kanske var den här platsen där Sandahl bestämde sig för att satsa på fåglarna – hon blev under sina sista år i livet föreståndare för Haparanda Sandskärs fågelstation.

25-metersteleskopet vid invigningen den 26 november 1964. Foto: Bert Hansson/Chalmers/Onsala rymdobservatorium.

Onsala rymdobservatorium är en plats för att lyssna på naturen och titta ut med alla slags uppspärrade ögon. Och en plats för att ta chansen. Det är ett intryck jag får av att ströläsa i Olof Rydbecks omfattande självbiografi. Innan han grundade observatoriet reste han ut i världen, till USA, och upptäckte att världsrymden höll på bli synlig på helt nya sätt. I gränslandet mellan ingenjörskonst och astronomi öppnade sig nya möjligheter. Forskarna fick syn på universum i allt fler nyanser av det elektromagnetiska spektrumet, och här fanns stora upptäckter att göra.

Redan på 1930-talet hade molekyler upptäckts i rymden för första gången. Atomerna hängde ihop därute på samma sätt som i våra kroppar, och fåglarnas och tallarnas, där speciellt kolbärande molekyler har betydelse. Belgaren Pol Swings pekade ut möjliga tecken på molekylen CH – en kol och en väteatom – i den rymden mellan stjärnorna. Det var en molekyl som inte är stabil här hemma men vars blotta existens tydde på att därute kunde det pågå kemi, organisk kemi. Och om det var så kunde det kanske också bildas liv. Fanns det mer att hitta?

Rydbeck gick igång på det här på alla cylindrar, och han var inte ensam i jakten på rymdens molekyler. Han insåg hur man kunde använda kunskap om elektromagnetism för att bygga radioteleskop och känsliga mottagare, och han visste hur man hittade de smartaste ingenjörerna, bland annat på Chalmers, för att göra det. Likt många andra inom det nya fältet astrokemi älskade han att gotta sig i kvantfysikens djupaste och krångligaste detaljer. Det gällde att lista ut vad man kunde förvänta sig när materia och ljus växelverkade på olika skalor. Då kunde man både utveckla sensorteknik som i omänskliga små skalor utforskade skeenden i omänskligt stora skalor ute bland stjärnorna  med hjälp av lagom stora radioteleskop.

Trots att han var höjdrädd klättrar Olof Rydbeck ändå upp på stegen under bygget av 25-metersteleskopet i Onsala. Foto: Chalmers/Onsala rymdobservatorium.

Han blev en driven chef, och under hans regi växte observatoriet på Råö snabbt till en av Sveriges största forskningsanläggningar. Kriget var över och radarantennerna som tyskarna hade lämnat kvar överallt kunde göras om till radioteleskop. Han köpte två för 300 kronor från Norge, ingenjörerna fick släpa hit dem och få igång dem, och så började de fredsjobbet med att spana efter atomer och molekyler i rymden.

Bygget av 25-metersteleskopet – invigt 1963 och verksamt än idag – slet på Rydbeck och hans team, men det kunde faktiskt vara värt det om de kunde hinna före holländarna och amerikanerna och se rymdens första molekyler med ett radioteleskop. Kunde man känna igen strålning från CH i den interstellära rymden, ja då kunde man inte bara upptäcka alla möjliga molekyler, men också se dem bildas i de tjocka, mörka moln där själva stjärnorna föddes. Det skulle kunna skrivas ner i historieböckerna.

Foto: Chalmers/Onsala rymdobservatorium.
Fredagen den 21 maj 1976. Kung Carl XVI Gustaf, nyss fylld 30, har precis invigd 20-metersteleskopet vars skyddande radom syns i bakgrunden. Olof Rydbeck berättar något för kungen och för Carl Gustaf Bernhard, då ständig sekreterare i Kungl. Vetenskapsakademien. Foto: Chalmers/Onsala rymdobservatorium.

1973 kunde Rydbeck och hans närmaste rapportera i tidskriften Nature att de sett CH med hjälp av det storslagna 25-metersteleskopet i Onsala. Artikeln blir startskottet för något otroligt. Molekyl efter molekyl identifieras i rymden, en utveckling som inte hade varit möjligt utan tekniska framsteg och en fördjupat förståelse för fysikens grundbultar, strålning och kvantmekanik.

Så blev det en rymdmolekylernas fabrik i Onsala och i ett decennium fanns ett av världens finaste teleskop här i Sverige.

Observatoriets historia fortsätter, via teleskopet SEST i Chile, in i vår tid. Idag är det sammankopplade teleskop, interferometri, och namn som ALMA, EHT och EVN som står för de stora upptäckterna, vart och ett med historier som Rydbecks efterträdare kan berätta.

Rydbeck hyllar i sina böcker radioastronomins snällaste hjältar som Lars E B Johansson, han gick bort 2008, och Åke Hjalmarson. Var det en omtänksam, öppen inställning som gjorde det möjligt för Chalmers och Onsala att bli en plats där kvinnor som Susanne Aalto, Cathy Horellou och Carina Persson blivit Sveriges mest kända radioastronomer? Eller var det förebilder som Ewine van Dishoeck, astrokemins holländska modergestalt, eller Chalmers mest envisa figur inom den utåtriktade astronomin, Marie Rådbo, som gjorde mest skillnad? Sådant hade jag kunnat fråga Ingrid Sandahl, tänker jag, men jag misstänker att det ändå var mest bara fåglarna och fysiken som gjorde att hon kände sig hemma i Onsala, de är trots allt viktigast.

#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. I dessa sammanhang var det ofta lokala entusiaster och tekniskt begåvade doktorander som med stora självuppoffringar blev närmast ansvariga för driften.

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.

#87: Svenska astronomer vid IAU:s möte i Berkeley 1961

Av Gustav Holmberg

Sommaren 1961 bordade Carl Schalén en DC-8 och flög över Atlanten. Målet för resan var Berkeley, där IAU, den Internationella Astronomiska Unionen höll sin generalförsamling. Mellan 15 och 24 augusti samlades 763 delegater från 38 länder. På programmet fanns såväl möten och föredrag i plenum som en lång svit av möten för de 36 kommissioner som unionen då var uppdelad i, var och en ägnad något specifikt astronomiskt område.

Invigningen av IAU:s möte på Berkeley 1961 hölls utomhus. Foto: IAU.

Förutom de innehållsfyllda mötesdagarna på Berkeleys campus fanns även andra aktiviteter inplanerade. Man kunde göra studiebesök på partikelacceleratoranläggningen The Bevatron, på Mount Wilson-, Mount Palomar– och Lick-observatorierna eller ta del av San Franciscos många sevärdheter av mer icke-astronomiskt slag. Ett digert socialt program erbjöd konserter, mingel, middagsarrangemang och teaterföreställningar. Medföljande familjemedlemmar erbjöds något att göra medan astronomerna hölls med sitt. Ett ”ladies program” var ordnat där universitetet ”will welcome the ladies” till tebjudningar, hemma hos-besök och studiebesök med konstnärliga och designmässiga ämnen. För medföljande barn ordnades också ett program. Varje dag publicerades en IAU News Bulletin, producerad av dåtidens centrala astronomitidskrift Sky & Telescope som under konferensen satt upp en tillfällig redaktion på Berkeley; bulletinen gjorde det möjligt för deltagarna – och även en sentida historiker – att orientera sig i vad som hände på det jättelika arrangemanget.

Program och karta från Schaléns samling vid Astronomiska institutionens bibliotek, Lund. Foto: Gustav Holmberg.

Sådana här generalförsamlingar var en viktig arena för internationell interaktion mellan astronomer. När Schalén, Bertil Lindblad, Gunnar Larsson-Leander, Bengt Edlén och många andra astronomer korsade Atlanten för att mötas i Berkeley hade IAU vid det här laget funnits ganska länge. Organisationen grundades 1919, och firar därmed precis som Svenska Astronomiska Sällskapet sin hundraårsdag i år. Även om organisationens verksamhet ibland präglats av interferens från utomastronomiska politiska processer, som exempelvis de nationalistiska stämningarna som präglade åren efter det första världskriget eller de misstankar som ibland kunde försvåra samarbeten under det kalla kriget, har den varit något av en central faktor inom astronomin under de senaste hundra åren.

IAU News Bulletin sattes ihop av journalister från tidskriften Sky & Telescope och gavs ut dagligen under mötet. Schaléns samling vid Astronomiska institutionens bibliotek, Lund. Foto: Gustav Holmberg.

Här har astronomer kunnat mötas för att komma överens om alla de saker som behövs för att vetenskapen skall kunna fungera. Vilka enheter skall astronomerna använda för att ange avstånd, positioner, ljusstyrkor och annat, hur skall taxonomier upprättas inom spektralklassifikation och galaxmorfologi, var går egentligen gränserna mellan stjärnhimlens stjärnbilder, vad är de precisa våglängderna för standardspektrallinjer, hur standardisera tid med hög noggrannhet? Dessa och många andra saker har retts ut inom unionen, en för en vetenskap som astronomin fullständigt central standardiseringsfunktion där IAU fyllt ett i högsta grad praktiskt behov. Sällan har väl dess beslut rört speciellt många utanför astronomskrået – men undantag finns, som när unionen 2006 beslöt att Pluto inte skulle räknas bland planeterna längre – utan här har vi att göra med en mötesplats för inomvetenskapligt standardiseringsarbete som skapat viktiga delar av den verktygslåda som krävs för att astronomiämnet skall fungera.

***

Läs mer om IAU:s historia i Adriaan Blaauw, History of the IAU: The birth and first half-century of the International Astronomical Union (1994) och Johannes Andersen, David Baneke och Claus Madsen, The International Astronomical Union: uniting the community for 100 years (2019).

#86: Knut Lundmark

Av Johan Kärnfelt

Under sin postdocvistelse vid Mount Wilson-observatoriet i USA vid början av 1920-talet hade Knut Lundmark tillgång till det berömda Hooker-teleskopet som med sin 2,5-meterspegel var tidens största teleskop. Teleskoptiden var dyrbar och måste användas så effektivt som möjligt för att göra de observationer som krävdes för hans forskning och i förlängningen för hans vidare meritering. Trots detta tog han sig en natt tid till att försöka fotografera en sydlig stjärnhop som August Strindberg tidigare snöat in på. Han var tvungen att köra ner det gigantiska teleskopet ända till horisonten, för att få in NGC 6192 i sökaren, och detta för att avgöra om det kors, som John Herschel en gång tyckte sig ha sett, och som Strindberg menat var ett tecken från gud, fanns på riktigt. Dessvärre stod stjärnhopen för lågt och var därmed bortom räckhåll för teleskopet. (Mer om denna historia på Cassiopeia-bloggen.)

Skissen som Strindberg sett en kopia av återfinns i John Herschels Results of astronomical observations made during the years 1834, 5, 6, 7, 8, at the Cape of Good Hope (1847, plansch V). Som framgår tyckte sig Herschel se ett kors inskrivet i en cirkel.

Episoden är typisk för det rastlösa sinne som var Lundmarks. Under hela hans karriär, från studentåren i Uppsala till professuren i Lund, var han febrilt sysselsatt med så mycket annat än det egentliga forskningsarbetet: han var Strindbergfantast, skrev en biografi om honom och var med och startade Strindbergsällskapet; han var en populärvetenskaplig gigant och skrev ett oöverskådligt antal artiklar, essäer och böcker där han förmedlade de astronomiska landvinningarna till de fåkunniga; han åkte på långa föreläsningsturnéer, pratade återkommande i radio och startade diverse sällskap och föreningar. Dessutom levererade han ett bidrag till en tävling om bästa filmmanus där han försökte skildra Tycho Brahes och Giordano Brunos tid. Och mycket, mycket annat. Men vid sidan av vad som tycks vara ett heltidsarbete, var han också en framgångsrik forskare, i den svenska traditionen en av de internationellt mest framträdande. Hur hans tid räckte till är en gåta.

Knut Lundmark. Foto: knutlundmark.se.

Som forskare var det främst frågan om spiralnebulosornas status som intresserade honom. Var de som majoriteten av världens forskare vid början av seklet tänkte sig lokala objekt i det enda stjärnsystem som utgjorde universum, eller var de avlägsna stjärnsystem och i samma storleksordning som vår egen Vintergata (galaxer som vi säger idag)? Lundmark satsade tid och prestige på den senare positionen, vilket med tiden också skulle visa sig vara ett klokt val. Redan i sin doktorsavhandling från 1920 argumenterade han för att Andromeda-nebulosan (M31) låg långt utanför Vintergatan, något som Edwin Hubble senare kunde slå fast med hjälp av nämnda Hooker-teleskop. Några år senare kunde ha visa, låt vara på rätt svajiga grunder, att spiralnebulosorna tycktes avlägsna sig från oss, vilket han tolkade i relation till idéer om universums expansion. Även här skulle Hubble, återigen med hjälp av Hooker-teleskopet, bli det som en gång för alla slog fast universums expansion. Ytterligare några år senare, och efter vistelsen på Mount Wilson, skrev han en avgörande artikel som tog strid med Adriaan van Maanens forskning som entydigt tycktes visa att spiralnebulosorna var lokala objekt, något som Lundmark nu kunde avvisa.

1924, fem år innan Hubble publicerade sitt berömda diagram som visar på universums expansion, publicerade Lundmark en egen variant. Han tyckte sig då se att spiralnebulosornas radialhastigheter ökar med avståndet, men osäkerheter i material och metod gjorde hans slutsats mer beskedlig: ”Plotting the radial velocity against these relative distances […], we find that there may be a relation between the two quantities, although not a very definite one.”

Det var detta arbete vid den internationella forskningsfronten som tillslut, och efter ett rätt brutalt överklagande, landade honom professuren i Lund. Som statlig ämbetsman skulle han med tiden tappa taget om forskningen; administration, undervisning och handledning tog förstås mycket tid, men så gjorde också hans allt mer utåtriktade verksamhet. Idag är han lika mycket ihågkommen som den banbrytande forskare han en gång var som den kulturpersonlighet han med tiden blev. För svensken i allmänhet var han utan tvekan den mest kände och uppskattade av alla naturforskare i sin generation.

#85: Vintergatan från lundahorisont

Av Sofia Feltzing

Det var först i början på 1900-talet som astronomer började få grepp om att Vintergatan dels var mycket större och mer komplex än man tidigare trott och dels kanske inte var den enda av sitt slag, det vill säga att det fanns andra lika stora och komplexa stjärnsystem – galaxer. Astronomer i Lund bidrog redan tidigt till denna kunskap och har så fortsatt göra.

Vintergatspanorama från Gaia-satelliten baserad på mätningar av 1.7 miljarder stjärnor. Bild: ESA/Gaia/DPAC.

Efter att man förstått att Vintergatan bara är en bland många andra galaxer ökade behovet av att utforska vår galax och förstå hur den fungerar. Till det behöver man verktyg, ett grundläggande sådant är att kunna ge olika astronomiska objekt koordinater i system som hjälper oss i själva utforskandet. Att ett koordinatsystem med ekvatorn längs Vintergatsplanet vore lämpligt insåg redan William Herschel, men först 1932 publicerades vad som, fram till revisionen 1958, förblev standardsystemet för de så kallade galaktiska koordinaterna av John Ohlson i Lund.  När man väl har ett bra koordinatsystem blir det intressant att räkna stjärnorna – hur många är de? Hur är de fördelade i rymden? Lundaastronomen Gunnar Malmquist tog sig an projektet och kom att beskriva det som kallas Malmquist bias, det vill säga varför vissa stjärnor saknas i räkningen och hur man kan kompensera för detta. Andra astronomer i Lund har följt i hans spår och kartlagt både öppna stjärnhopar (Collinder, Lyngå och Roslund) och speciella stjärnor som hjälper oss att kartlägga Vintergatan och samtidigt lär oss mer om stjärnutveckling (Lundström och Stenholm). Katalogen med data för öppna stjärnhopar från 1931 citeras ännu idag. Nya studier av öppna stjärnhopar i Lund har fokuserat på om solen ursprungligen kan komma från M67 och studier av så kallad atomär diffusion, vilket kan förklara att stjärnor kan ha olika grundämneshalter trots att de alla bildats från samma gas.

För att kunna väga Vintergatan måste vi kunna beräkna hur stjärnorna rör sig under inflytande av den så kallade gravitationella potentialen. För att göra det krävs tre saker – förmåga att sätta upp relevanta ekvationer, förmåga att lösa dem, samt observationer av stjärnornas rörelse på himlen och längs siktlinjen. Ett pionjärarbete med att lösa stjärnors rörelseekvationer i två galaxer som krockar utfördes i Lund med hjälp av glödlampor och ljusmätare på 1940-talet (av Erik Holmberg). Även om detta är en synnerligen elegant demonstration som rätteligen har fått mycket uppmärksamhet, krävs mer beräkningskraft än den som en ljusmätare kan erbjuda. I mitten av nittonhundratalet investerade Sverige i att bygga upp kunskap om beräkningsdatorer. Den första var BESK som utnyttjades av Ingrid Torgård i Lund för att beräkna stjärnors banor. Dessa arbeten utfördes delvis i samarbete med forskare från Leiden i Nederländerna som har en stark Vintergatsforskning och utgjorde naturliga samarbetspartners.

Astronomer i Lund har under de senaste fem decennierna varit djupt involverade i astrometrisatelliterna Hipparcos och Gaia som mäter stjärnornas positioner, avstånd och rörelser på himlen. Tillsammans med nya jordbaserade projekt som 4MOST ger teleskopen alla de observationer vi behöver för att idag kunna utforska Vintergatan på ett sätt som astronomerna under första halvan av nittonhundratalet bara kunde drömma om. Ett rykande hett resultat från Gaia visar till exempel att en ganska stor galax ramlade in i vår egen för cirka tio miljarder år sedan, och nästan varje vecka kommer en artikel som berättar om nya stjärnströmmar och sönderfallande smågalaxer som hittats med hjälp av Gaia-data.   

Till sist är den stora Vintergatskartan från Lund världskänd. Knut Lundmark lät tillverka den på 1950-talet. Så sent som på 1990-talet var den den mest reproducerade panoramat över Vintergatan. Den figurerar bland annat frekvent i ”propagandamaterialet” för Gaia ända till dess att Gaias egen bild av Vintergatan kunde publiceras.

Vintergatspanoramat som Knut Lundmark lät makarna Tatjana och Martin Kesküla förfärdiga på 50-talet. Målningen, vars yttermått är 229 x 118 cm, hänger idag på Institutionen för astronomi och teoretisk fysik i Lund. Foto: Institutionen för astronomi och teoretisk fysik, Lunds universitet.

Jag har bara kunnat snudda vid några av alla de studier av Vintergatan som gjorts och görs i Lund. Slående är att när man tar fram artiklarna från 1900-talets första hälft så inser man hur många forskare som faktiskt bidrog till de enskilda arbetena, även om i slutändan bara en författare står på artikeln. Man tackar en rad lokala kollegor och professorer som bidragit med material, kunskap och diskussioner. I tackorden ser man också hur internationella nätverken var och att man besökte varandra. Ofta flera månader i sträck. Till detta kommer tackord till räknebiträdena som leddes av fröken Ingeborg Olsson. Idag har det istället blivit kutym att alla som bidragit på något sätt också är medförfattare. Artiklarna från Gaia-teamet har flera hundra författare, mer vanligt är kanske fem till tjugo medförfattare. Det kan alltså se ut som att forskarna tidigare arbetade ensamma men i verkligheten var de lika beroende av ett ”team” som vi är idag.

#84: Det Nordiska Optiska Teleskopet (NOT)

Av Jesper Sollerman

Vi har redan skrivit om det svenska solteleskopet på Kanarieön La Palma, men även svenska nattastronomer har i många år regelbundet besökt den branta vulkanön. Högst upp bland teleskopen ligger det Nordiska Optiska Teleskopet (NOT). Ett alt-az-monterat teleskop med roterande dom och en primärspegel på 2,56 meter i diameter.

NOT-projektet startades som ett nordiskt samarbetsprojekt mellan Sverige, Norge, Danmark och Finland redan tidigt i början av 1980-talet, och teleskopet började observera år 1990. Själv gjorde jag mitt första besök 1994, då jag observerade mina första supernovor. 2382 meter över havet tronar det nordiska teleskopet högst upp på vulkanbranten. Läget, och den redan från början moderna designen (till stora delar Torben Andersens förtjänst), har gjort att NOT alltid haft en konkurrenskraftig bildkvalitet, ofta bättre än de större teleskopen längre ner på bergsluttningen. NOT har sedan starten skötts av en svensk stiftelse, NOTSA, och det teleskop som den förste direktören Arne Ardeberg lämnade över år 1995 var av högsta kvalitet, även om den tidiga instrumentparken inte var lika välfungerande.

En natt på observatoriet. Film: NOT/Gintaras Barisevicius.

Många nordiska astronomer har startat sina observationskarriärer på NOT. Själv arrangerade jag några nordiska doktorandkurser på berget under tidiga 2000-talet, och flera av studenterna är idag yrkesastronomer runt omkring i norden. Numera ordnar flera nordiska universitet (däribland Stockholm) regelbundna kurser där studenterna får använda teleskopet. Att faktiskt själv få utföra alla moment som att rikta, fokusera och exponera är nämligen ett oslagbart sätt att lära sig observationsteknik – och många av Sveriges idag verksamma optiska observatörer lärde sig detta på NOT. På modernare teleskop, som Very Large Telescope (VLT) i Chile, får observatören inte ens se teleskopet, och alla handgrepp utförs av observatoriepersonalen.

Den stora bilden visar Virvelgalaxen (M51) och togs med NOT. De infogade bildrutorna visar ett område av galaxen före och efter en supernovaexplosion år 2011. På bilden längst ner, som togs före explosionen, är en stjärna markerad i centrum. På den övre bilden, som togs efter explosionen, har denna försvunnit. Foto: Mattias Ergon & medarbetare.

De senaste åren har varit lite skakiga för NOT. Sverige (via Vetenskapsrådet) beslutade att lämna NOTSA för att istället satsa på ESO:s nya flaggskepp, the Extremely Large Telescope (ELT). Den sortens bondeoffer förekommer ibland inom forskningspolitiken, men lämnade NOT i en osäker sits då ingen av de andra ländernas forskningsråd ville sitta ensamma med ansvaret för ett teleskop i Spanien. Som svensk representant i NOTSA har jag de senaste åren sett ett febrilt arbete för att rädda situationen. Nu i november (2019) kommer så NOTSA kunna lämna över NOT till en ny organisation där universiteten i Åbo och Århus står som huvudmän, med ambition att driva NOT vidare ytterligare 10 år. Stockholms universitet har gått in som delpartner, åtminstone under de första fyra åren. Med en planerad ny spektrograf färdig under 2021, ska NOT fortsätta vara ett aktivt och framgångsrikt teleskop även framöver. Jag tror nämligen att små flexibla teleskop som NOT kommer vara en förutsättning för att svenska astronomer ska kunna utarbeta forskningsansökningar som står sig i konkurrensen om teleskoptid vid framtidens jätteteleskop ELT.