2021

Astronomi nr. 3

I Astronomi denne gangen kan du lese spennende artikler om Universets barndom og om utforskningen av Solsystemet. Dessuten har vi nok en artikkel om en pionér fra astronomiens historie, John Goodricke. I tillegg har vi nå startet med en artikkelserie som henvender seg til dere som har tenkt å kjøpe teleskop. 

Meld deg inn i Norsk Astronomisk Selskap her. Da får du Astronomi nr. 3 og 4 i postkassa for 250 kroner.

Her er en oversikt over innholdet:

  • På sporet av de første stjernene. En spesiell type supernova kan gi ny kunnskap om det tidlige universet.
  • Født sånn eller blitt sånn? Hvorfor er Venus så forskjellig fra Jorda?
  • Astronomi til folket! Mye astronomi i Store norske leksikon
  • Skjedde inflasjonsfasen? Svaret kan ligge i gravitasjonsbølger fra big bang.
  • Finnes det stjerner av antimaterie? 14 kandidater kan gi svar på hvor mange antimateriestjerner som kan eksistere i universet.
  • Astronomi fra Månen. På Månen slipper man mange av problemene med å observere fra Jorda.
  • Hvilket teleskop skal du kjøpe? Første del i en artikkelserie om teleskop
  • Historisk: John Goodricke, som observerte lysstyrkevariasjoner hos Algol.
DAVINCI+ Bilde: NASA

Faste spalter:

  • Astronytt: Nyheter fra verdensrommet.
  • Stjernebilde: Pegasus
  • Stjernehimmelen september til november
  • Rapport
  • Astromiks
  • Astrogalleri

Neste nummer: 

Astronomi nr. 4 kommer i slutten av november. Det blir et temanummer om Melkeveien.

Søk etter meteoritten som falt ned i Løten-området i januar

  • Ukategorisert

Søndag 6.juni 2021 arrangerer Hedmark Geologiforening søk etter meteoritten som falt ned i Løten-området i januar. Takket være optiske peilinger fra Norsk Meteornettverk og seismiske peilinger fra NORSAR, vet vi at meteoritten ligger i et relativt lite område (100x100m).Meteoritten er allerede den neste Norske meteoritten, så denne skulle vi veldig gjerne funnet og stilt ut på museet. Kan du hjelpe til med å lete?

Meld deg på til Ole Nashaug innen lørdag. Kontaktinfo: onashoug@bbnett.no , 97721571.

Det er maks 30 deltakere tillatt pga gjeldende smittevernregler i Løten kommune.

Vennlig hilsen Vegard Rekaa
Norsk Meteornettverk
Tlf.93024034

https://www.facebook.com/watch/?v=1381821238826119

https://www.vg.no/nyheter/innenriks/i/Ln67dq/meteor-slo-ned-i-innlandet

Nærkontakt med Sola

Solar Orbiter (venstre) og Parker Solar Probe på vei mot Sola.
Illustrasjon: ESA/ATG medialab (Solar Orbiter), NASA/Johns Hopkins APL (Parker Solar Probe).
Med Solar Orbiter og Parker Solar Probe reiser vi til Sola for første gang.

Terje Fredvik, Senioringeniør ved Rosseland senter for solfysikk, UiO

La oss starte med en analogi: Tre fuglekikkere går tur da de hører sangen fra en sjelden fugl fra den andre siden av dalen. Den ene, la oss kalle henne Iris, monterer det dyre og tunge feltteleskopet sitt og kan se fuglen klart selv om den er en hel kilometer unna. Den andre fuglekikkeren, kalt Sporty Spice, tar med seg en enkel og lett jaktkikkert, krysser dalen og klatrer opp i et høyt tre bare 284 meter unna fuglen. Når hun er så nærme gjør det ikke noe at kikkerten ikke er av aller høyeste kvalitet. Fra toppen av treet kan hun dessuten studere fuglens hodefjær ovenfra.

Den siste fuglekikkeren, den nokså distré dr. Parker, har glemt å ta med seg kikkert. Han gjemmer seg derfor bak en busk bare 46 meter unna fuglen, og satser på at han kan undersøke fuglen bare ved å bruke sin egen hørsel og luktesans. Hvem har valgt den beste observasjonsstrategien?

På vei mot Sola

Fram til ganske nylig har romteleskoper som studerer Sola, blitt plassert i bane i Jordas nabolag, med en avstand fra Sola på 1 astronomisk enhet (AU). Eksempler er IRIS, Hinode og SOHO. ESA/NASAs Solar Orbiter følger en helt annen bane. Den er sendt i retning Sola for å ta bilder av Sola fra kortere avstand enn noen gang tidligere. For å komme stadig nærmere Sola får Solar Orbiter drahjelp av tyngdekraften fra Venus. Slik kan den endre banen sin uten å bruke for mye drivstoff.

Etter mange forbiflyvninger vil Solar Orbiter i 2027 være på sitt nærmeste til Sola: 0,284 AU. Dette er godt innenfor banen til Merkur. Venuspasseringene skal også brukes til å endre baneplanet til Solar Orbiter. I utgangspunktet beveger sonden seg langs ekliptikken, akkurat som Jorda. For hver passering vil vinkelen mellom baneplanet og ekliptikken øke, slik at om noen år vil vinkelen være så stor som 33°. Solar Orbiter vil da ha en bane som gjør at man for første gang kan ta bilder av Solas polområder.

Solvindmysteriet

Sola sender ikke bare ut elektromagnetisk stråling, men også en kontinuerlig strøm av ladde partikler, kalt solvinden. Selv om vi har prøvd å forstå solvinden i mer enn 100 år, vet vi ennå ikke nøyaktig hvordan den oppstår og hvordan partiklene blir akselerert opp til hastigheter som nærmer seg 800 km/s. Det vi vet, er at solvindpartiklene har elektrisk ladning og at elektrisk ladde partikler påvirkes av magnetfelter. Sola har et sterkt, komplekst og varierende magnetfelt. Forstår vi magnetfeltet, vil vi avsløre flere av solvindens hemmeligheter.

Dessverre vet vi ikke i detalj hvordan Solas magnetfelt blir til, hvordan det utvikler seg i tid eller hvordan det forandrer seg utover i Solas atmosfære. Men instrumentene til Solar Orbiter er skreddersydde for å gjøre målinger som kaster lys over sammenhengen mellom magnetfeltet og solvinden. Solas polområder spiller en helt spesiell rolle i dannelsen av solvinden. Den raskeste solvinden sendes ut fra polene, og gass som strømmer fra ekvator mot polene, er sannsynligvis med på å drive de periodiske endringene i Solas magnetfelt.

Eksempler på data som vil komme fra de ti forskjellige instrumentene om bord Solar Orbiter. Norske solfysikere er involvert i instrumentet SPICE.
Grafikk: Solar Orbiter/ESA/NASA

Ti instrumenter

Solar Orbiter er et avansert romobservatorium med ti instrumenter om bord. Seks fjernmålingsinstrumenter tar bilder av Sola. Siden ingen romsonde kan overleve en ferd inn i Solas indre atmosfære for å gjøre målinger der, bruker forskerne fjernmåling for å undersøke atmosfæren indirekte. For å forstå hvordan Solas atmosfære er bygd opp hele veien fra fotosfæren og ut til den hete koronaen, trenger vi bilder tatt i mange forskjellige bølgelengder. Fjernmålingsinstrumentene kan ta bilder i synlig lys, ultrafiolett lys og røntgenstråler. Blant fjernmålingsinstrumentene er SPICE, som tar bilder av spekteret til Sola og som norske solfysikere er involvert i.

Fire in situ-instrumenter undersøker solvinden og magnetfeltet direkte, slik de er på stedet, like ved romfartøyet.
Så kommer det geniale: Ved å kombinere fjernmåling og in situ-målinger får man først bilder av soleksplosjoner, gasskyer som sendes ut i rommet, sjokkbølger i atmosfæren og områder som man mistenker er kilder til solvinden. Deretter får man etter få minutter målinger av hvordan fenomenene har påvirket hastigheten, temperaturen, tettheten, magnetfeltet og sammensetningen av vinden idet den farer forbi romsonden.
Hver for seg vil de ti instrumentene kunne gi oss ny kunnskap om Sola. Men brukt sammen vil de garantert gi oss svar på mange uløste spørsmål – og sannsynligvis gi oss mange nye.

Back in black

Når Solar Orbiter er bare 0,284 AU fra Sola er den utsatt for like mye stråling som vi på Jorda hadde vært hvis vi hadde kunnet se opp på en himmel med 13 soler! Fjernmålingsinstrumentene gjemmer seg derfor bak et kraftig varmeskjold, med bare en liten luke for hvert instrument som kan åpnes når Sola skal fotograferes.

Det ytterste titanlaget av varmeskjoldet er dekket av et syltynt sjikt med en kullsvart substans kalt «Solar Black», utrolig nok lagd av forkullede beinrester! Det kan synes merkelig å kle seg i sort når man bader i varmen fra 13 soler, men «Solar Black» oppfyller kravene som stilles til et slikt varmeskjold: I tillegg til å absorbere den intense strålingen fra Sola for så å sende den ut igjen som varmestråling, flaker ikke stoffet av når det blir utsatt for UV-stråling over lang tid.

Litt bedre enn ISDN

Når dette skrives, er Solar Orbiter på den andre sida av Sola, nesten 1,4 AU fra Jorda. For å overføre store mengder data over slike avstander, trengs en stor og energikrevende sender. «Stor» og «energikrevende» lar seg vanskelig kombinere med et romfartøy der alt bør være så lett og energigjerrig som mulig. Antennene til Solar Orbiter må derfor være beskjedne, og når sonden er 1,4 AU unna oss, klarer den derfor bare å sende data med en rate på rundt 75 kbit/s. Det er ikke stort raskere enn ISDN-linjene vi måtte ta til takke med på 1990-tallet.

Denne kapasiteten skal attpåtil fordeles på ti instrumenter! Fjernmålingsinstrumentene har derfor svært strenge grenser for hvor ofte og hvor mye de kan observere. Mens jordnære romobservatorier gjerne kan observere 24/7, får Solar Orbiter-instrumentene i utgangspunktet bare lov til å ta bilder i seks tidagersperioder hvert år.

Orbiter vil ha mer – Parker mest

Solar Orbiter trosser intens solstråling og hete for å komme så nær Sola som 0,284 AU. Dette er allikevel bare barnemat i forhold til hva NASAs romsonde Parker Solar Probe er utsatt for. På sitt nærmeste vil Parker være 0,046AU fra Sola, det vil si omtrent ni solradier! Hastigheten til sonden vil komme opp i 200 km/s (0,064% av lyshastigheten), noe som med god margin gjør Parker til det raskeste menneskelagde objektet noensinne.

Bak det mer enn 11 cm tykke varmeskjoldet som tåler temperaturer opp mot 1400 °C, skjuler det seg tre in situ-instrumenter som måler elektromagnetiske felter og solvindpartikler. Om bord fins det også et fjernmålingsinstrument, men for ikke å smelte tar dette teleskopet bare bilder av gass utenfor solskiva.

… og alle var enige om at det hadde vært en fin tur

Hvem valgte den beste observasjonsstrategien av Iris, Sporty Spice og dr. Parker? Er det smartest å ta bilder døgnet rundt fra 1 AU? Eller ta bilder fra 0,284 AU og fra et skrått baneplan, med begrenset dataoverføringsrate og kommunikasjon? Eller la være å ta bilder, men heller måle solvind og partikler fra 0,046 AU?

Svaret er som alltid samarbeid. Parker Solar Probes direktemålinger er vanskelige å tolke hvis man ikke også kan se hvordan Sola ser ut. Solar Orbiters observasjoner er lettere å forstå hvis man vet hva Parker kan fortelle om forholdene like utenfor Solas atmosfære. Observasjonene som IRIS, Hinode og SOHO gjør i nærheten av Jorda får enda større verdi når man kan supplere med målinger tatt i to avstander nærmere Sola. Og sist, men ikke minst, Solar Orbiters unike bilder av Solas polområder er koronaen på verket.

Les flere spennende artikler om aktuell solforskning i Astronomi nr. 2

Meld deg inn her.  

Astronomi nr. 2

For første gang har vi nå lagd et spesialnummer om Sola. Her har solforskerne på Universitetet i Oslo skrevet om Sola,  de nyeste solteleskopene og metodene de bruker for å lære mer om Sola. I tillegg kan dere lese om en norsk pioner innen solforskning, Carl Fredrik Fearnley. Fordi det er en delvis solformørkelse 10. juni, vil alle medlemmene i Norsk Astronomisk Selskap i tillegg få en solformørkelsesbrille sammen med bladet.

Bladet vil være hos medlemmene og i salg hos Narvesen i løpet av andre uke i mai. Du kan melde deg inn her for å abonnere på bladet.

Her er en oversikt over innholdet:

  • Introduksjon til Sola og solforskning
  • Hvorfor er koronaen så varm?
  • En kunstig sol: Datamodeller gir ny kunnskap om Sola.
  • Solas hete hemmeligheter: Det foregår mer på Sola enn vi kan se med øynene våre.
  • Kort fortalt: Stjernenes farge: Hvorfor stjerner lyser i ulike farger
  • Sola på nært hold: Hemmelighetene til Solas magnetfelter kan skjule seg på små skalaer.
  • Sola over Atacama-ørkenen: 66 høyteknologiske antenner gir ny kunnskap om Sola.
  • SOHO: 25 år rundt Sola. Solsatellitten har forandret vårt syn på Sola.
  • Nærkontakt med Sola: Solar Orbiter og Parker Solar Probe
  • Historisk: Fearnley og solprotuberansene
  • Delvis solformørkelse 10. juni 2021
  • Observer Sola selv

Faste spalter:

  • Astronytt: Siste nytt fra verdensrommet
  • Stjernekart: stjernehimmelen i juli
  • Solsystemet: hva du kan observere av Månen, planetene og meteorsvermer
  • Rapport
  • Astromiks: bokanmeldelse, quiz, leserspørsmål, m.m.
  • Astrogalleri: lesernes egne bilder

Neste nr:

Neste nr. kommer i september. Da blir det artikler fra det dype kosmos igjen.

Norsk Astronomisk Selskaps astrofotokonkurranse for medlemmer i 2021

Astrofoto er et flott verktøy for å lære om vår plass i universet og hva det du ser på himmelen. Med denne konkurransen vil vi trekke oppmerksomhet mot astronomi og også gi våre medlemmer muligheten til å vise frem sine fantastiske bilder av det vi kan se der ute.
Benytt sjansen til å spre skjønnheten i verdensrommet!

Regler:

Maksimalt 3 bilder pr. person og maksimal filstørrelse 5 Mb i jpg-format
Bildene må være fotografert i Norge i perioden 2020-2021.

Alle konkurrerer på like vilkår i henhold til kriteriene, men du må være medlem av NAS. Bildene må ha blitt tatt i Norge, så du kan ikke koble til et teleskop i utlandet. Konkurransen er åpen for alle med interesse for astronomi og fotografering, uavhengig av alder og kunnskap, og som sagt må man være medlem i Norsk Astronomisk Selskap.

Premier:

1. premie: gratis medlemsskap i Norsk astronomisk selskap med bladet Astronomi i 2022 og bildet trykkes på forsiden av Astronomi nr. 4 2021 og omtales i bladet.
2. premie: bildet trykkes på baksiden av Astronomi nr. 4 2021.
3. premie: bildet trykkes på baksiden av Astronomi nr. 1 2022.

Andre bilder brukes i Astrogalleriet når det passer.

Vurderingskriterer:

Vi retter oss mot deg som er amatør, enten med enkelt eller avansert utstyr.
Vinnerne blir valgt av en jury bestående av styret og redaksjonen i Astronomi. I tillegg til de estetiske og fototekniske kriteriene, vil juryen også verdsette kreativitet og originalitet.
Les konkurransereglene nøye før du sender inn dine bidrag.

Vinnerbildene får ikke bare ære og berømmelse, de vil også bli trykket i Astronomi og vist på våre sosiale media!
Alle bidrag presenteres også på konferansen til NAS og AiA 29. -31. oktober i Kristiansand.
Alt du trenger er kreativitet, en mørk stjerneklar natt og et kamera. For inspirasjon, se bildene fra konkurransen i 2013:

https://www.astronomi.no/?p=1521

Praktiske detaljer:

Bilder sendes til norskastronomi@gmail.com. 

Frist: 1. oktober

For spørsmål angående konkurransen, send e-post til denne adressen,  eller send en melding på våre sosiale medier:
https://www.facebook.com/Norsk.astronomisk.selskap
Bildefilene må ikke overstige 5 megabyte i størrelse (per bilde), vinnerne må kunne levere en originalfil i høyere oppløsning på et senere tidspunkt.
Ved å sende inn godtar du også at vi vil registrere navnet ditt og e-posten din i løpet av konkurransen, registrert informasjon slettes etterpå. Vi gjør dette for å kunne kontakte deg hvis du er en av vinnerne. Du kan når som helst kontakte oss på norskastronomi@gmail.com og be om at din personlige informasjon blir fjernet. I et slikt tilfelle vil du også bli eliminert fra konkurransen.

Norske astrofysikere i verdenseliten

Observasjoner fra Planck-satellitten analyseres med revolusjonerende ny metode for å gi ny kunnskap om universets natur.

Trygve Leithe Svalheim, doktorgradsstipendiat, Institutt for teoretisk astrofysikk, UiO

Hva er universet? Hvor kommer det fra? Er det uendelig? Hvilken form har det? Disse er noen av de aller mest grunnleggende spørsmålene hver og en av oss ønsker svar på. Og til tross for 13 år med fullført skolegang er de aller færreste tilfredsstilte med svarene de har fått, og jeg var en av dem. Men astrofysikere vet mer enn skolepensum later til, og vi sprenger stadig grenser, med norske forskere i frontlinjen.

Tilbake i tid

For å finne svarene på disse spørsmålene ønsker vi å vite mest mulig om universets «formative år», som i dette tilfellet er de første få sekundene etter det ble til. Heldigvis kan vi astrofysikere se tilbake i tid, takket være fysikkens ultimate fartsgrense: lyshastigheten. Fordi ingenting kan bevege seg raskere enn med lysets hastighet vet vi at når vi ser på en stjerne ett lysår unna, ser vi den slik den var for ett år siden. Det tilsvarende gjelder for en galakse 1 million lysår unna. Og om vi ser mellom alle galaksene, forbi alt vi kan se på himmelen, kan vi til og med skimte det aller første lyset fra universets opprinnelse.

Dette lyset kalles den kosmiske bakgrunnsstrålingen (på engelsk cosmic microwave background radiation, CMB), fordi det danner nattehimmelens bakteppe. Da den første satellittobservasjonen ble gjort i 1990, ble oppdagelsen omtalt av Stephen Hawking som «Den viktigste oppdagelsen dette århundre, om ikke noensinne», på grunn av rikdommen av informasjon om universet kodet i signalet.

Figur 1: Illustrasjon av det observerbare universet med vårt solsystem i midten, galaksen vår lenger ut, deretter andre galakser og det kosmiske nettverket. Jo lenger ut vi ser, desto lenger tilbake i tid ser vi. Kanten av figuren representerer en tidsepoke hvor universet ikke eksisterte, for 13,8 milliarder år siden. Om universet alltid hadde eksistert, ville vi kunnet se mye, mye lenger. Se flere detaljer i teksten. En eventuell sivilisasjon som bor på grensen av denne sirkelen, vil tegne opp samme figur og si at vi bor på grensen, men de vil se vårt solsystem i CMB-stadiet. Illustrasjon: Pablo Carlos Budassi/Wikimedia Commons

Bakgrunnsstrålingen er det tidligste lyssignalet vi kan se ifra vårt observerbare univers. Det observerbare univers er området vi kan se fordi lyset derfra teoretisk sett skal ha rukket frem til oss siden universets begynnelse. Denne effekten kan ses i Figur 1, hvor vi befinner oss i midten, og den røde sirkelen nesten helt ytterst er den kosmiske bakgrunnsstrålingen.

Ser man nøye etter på illustrasjonen i Figur 1 er det et sort mellomrom mellom CMB-laget og den ytre kanten av universet (som representerer tidens begynnelse).

På dette tidspunktet var universet fylt av en så tett tåke av partikler at lys ikke kunne reise fritt og ta med seg informasjon fra ett sted til et annet. Det betyr at vi i prinsippet har «mistet» bildene fra de aller tidligste sekundene av universets liv, og vi kan derfor ikke direkte observere hva som foregikk da.
Denne perioden sluttet 380 000 år senere, da tåken hadde kjølt seg ned nok til at lys kunne reise fritt. Dette lyset er den kosmiske bakgrunnsstrålingen. Det betyr at om vi ønsker å vite noe om de 380 000 første årene av livet til universet, må vi danne oss matematiske modeller av hvordan universet fungerer, og bruke den kosmiske bakgrunnsstrålingen som et startpunkt å jobbe oss bakover fra.

Figur 2: Den kosmiske bakgrunnsstrålingen (CMB) observert av Planck-satellitten i alle retninger på himmelen, visualisert med en såkalt Mollweide-projeksjon (tilsvarende et ovalt verdenskart, bare at vi ser ut i verdensrommet i stedet for ned på Jorda). Dette er det tidligste bildet av universet som finnes, og et av de viktigste. Grafikk: BeyondPlanck

Kosmiske kjepper i hjula

For å si nøyaktig hvor gammelt universet er, og hvilke byggesteiner det består av, er vi avhengig av ekstremt nøyaktige målinger av bakgrunnsstrålingen. Derfor sendte den euro­peiske romfartsorganisasjonen (ESA) opp Planck-satellitten i 2009 som observerte himmelen i alle retninger frem til 2013.

Siden den gang har forskere over hele verden jobbet iherdig med å analysere dataene, som på ingen måte er en lett oppgave. Det er en lang liste med utfordringer som må håndteres for å måle det svake signalet fra bakgrunnsstrålingen nøyaktig nok.

Siden CMB-signalet har en temperatur på 2,7255 kelvin (eller –270,4 °C), ble instrumentet om bord i Planck-satellitten kjølt ned til 0,1 kelvin for å registrere temperaturforskjellene med tilstrekkelig nøyaktighet. Dette gjorde den til det kaldeste objektet i hele universet! I tillegg blir Planck bombardert med partikler og uønsket stråling fra alle kanter som forstyrrer målingene. I hver del av observasjonen og signaltransporten finnes det en rekke usikkerheter som må gjøres rede for før vi kan gjøre vitenskapelige oppdagelser. Dette betyr at når vi mottar dataen nede på Jorda må vi prosessere dem i mange forskjellige steg.

Først må vi ta høyde for små endringer i temperaturen til instrumentet, modellere støyen og korrigere for eventuelle feil med satellitten så godt det lar seg gjøre. Men selv når alt dette er korrigert for ser bildet helt forskjellig ut fra det vi ønsker i Figur 2, men i stedet fullstendig dominert av forstyrrende lys fra andre kilder som vist i Figur 3.

Figur 3: Mikrobølgestråling observert av Planck-satellitten som skygger for bakgrunnsstrålingen, såkalte «forgrunnseffekter». Grafikk: BeyondPlanck

Disse «forgrunnene» er ti ganger sterkere enn bakgrunnsstrålingen i Figur 2, og å fjerne dem fullstendig er avgjørende for å trekke konklusjoner om universets egenskaper. Den store pepsilogo-liknende effekten skyldes at galaksen vår beveger seg gjennom verdensrommet og vi ser en dopplereffekt i bakgrunnsstrålingen, noe som gjør at den ser varmere ut i den ene retningen og kaldere ut i den andre. De diffuse skyene langs midten av bildet er stråling fra blant annet støv i Melkeveien, galaksen vår.

For å fjerne disse må vi vite hvordan vår egen galakse er bygget opp, og hvilke effekter som bidrar til det forstyrrende lyset. Denne jobben er forskerne ved Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Oslo eksperter på, og de var en av de ledende gruppene under Planck-analysen og arbeidet i etterkant.

Hva vi har lært

Så hva har vi lært av Planck og CMB-observasjonene? Vi vet for eksempel at standardmodellen for big bang stemmer, og at universet består av omtrent 5 % vanlig materie, cirka 25 % mørk materie, og 70 % mørk energi. Selv om vi ikke vet nøyaktig hva de to siste er, vet vi at mørk materie drar ting mot seg med gravitasjonskraften, men er usynlig for de andre naturkreftene, og at mørk energi er drivkraften bak universets akselererende ekspansjon.

På grunn av bakgrunnsstrålingen vet vi også at universet er cirka 13,8 milliarder år gammelt, og at det er «flatt», som betyr at om vi reiser i en rett linje gjennom verdensrommet vil vi ikke ende opp der vi startet, slik vi gjør på Jorda. I tillegg har observasjonene bidratt til å utelukke fundamentale teorier i kosmologien (studien av universet i sin helhet), slik som den gamle teorien om at universet har eksistert i en «statisk» tilstand i uendelig tid.

Utvider kunnskapen om universet

Så hva er det neste? I årene som kommer er det planlagt en mengde nye eksperimenter som skal søke etter signaturer av gravitasjonsbølger i CMB-signalet. Disse gravitasjonsbølgene skal ha blitt produsert på grunn av voldsomme strekkinger av rommet under den dramatiske inflasjonsfasen helt i starten av universets levetid, da universet ble 100 000 000 000 000 000 000 000 000 ganger større (eller fra halvparten av bredden på et DNA-molekyl til 10,6 lysår) i løpet av 0,00000000000000000000000000000001 sekunder. Denne jakten vil potensielt oppta astrofysikere de neste 20 årene eller mer, og oppdagelsen vil nesten helt sikkert resultere i en nobelpris, da den vil bekrefte inflasjonsteorien. Bekreftelser eller avkreftelser på slike teorier er spesielt interessante fordi de begrenser hvilke kosmologiske teorier som tillates angående universets eksistens, for eksempel har inflasjonsteorien viktige implikasjoner på multivers-teorier.

Problemet med å oppdage disse gravitasjonsbølgene oppstår når vi merker oss at signalet vi leter etter er minst hundre ganger svakere enn de «vanlige» fluktuasjonene i CMB-signalet, noe som gjør at forstyrrende instrumentelle og galaktiske effekter må kontrolleres med ekstrem presisjon. Det er her BeyondPlanck-prosjektet kommer inn i bildet.

Dette forskningsprosjektet fra 2018, ledet av norske forskere, har de to siste årene jobbet med samarbeidspartnere fra hele Europa med en «global» analyse av den eksisterende Planck-dataen. Historisk har hvert steg av analysen blitt gjort individuelt av forskjellige grupper, som inkluderer blant annet kalibrering av instrumentet, støykorreksjoner og forgrunnsfjerning, til tross for at hvert punkt er sterkt sammenkoblet. Dette har ført til at små feil tidlig i prosessen har spredd seg videre til de kosmologiske resultatene og usikkerheten i hvert analyse­steg har vært vanskelig å beregne.

Målet til BeyondPlanck-prosjektet har vært å programmere et komplett analyseverktøy, ved navn Commander, som tar rå satellittdata og prosesserer det med superdatamaskiner, helt frem til kosmologiske resultater. Det nye i BeyondPlanck er at alle prosesseringssteg er koblet sammen og resultatene blir matet inn maskineriet igjen automatisk, som resulterer i en fullstendig løkke hvor resultatene fra én gjennomkjøring påvirker den neste. På denne måten kutter man ut «mellommannen», noe som gjør det lettere å gjennomføre hundrevis av gjennomkjøringer. Siden hvert prosesseringssteg er litt forskjellig i hver gjennomkjøring (avhengig av resultatene fra forrige gjennomkjøring), gir denne metoden et unikt innblikk i hvilken grad de påvirker hverandre. Dette gir oss innblikk i usikkerheten til resultatene, som er spesielt verdifullt i vitenskap.

Resultatene ble for første gang presentert for offentligheten i desember 2020, da BeyondPlanck-samarbeidet beviste for forskermiljøet at en global analyse av satellittdata er mulig og potensielt fremtidens metode i fagfeltet.

Prosjektet bestod av forskere fra Italia, Hellas, Finland, USA og Tyskland, med bidragsytere fra institusjoner som NASAs Jet Propulsion Laboratory, Max Planck Institute og Princeton, men hvor 18 astrofysikere ved Institutt for teoretisk astrofysikk i Oslo utgjorde flertallet.

Alle bildene i denne artikkelen, bortsett fra Figur 1, er fra BeyondPlanck-prosjektet, og er bevis på at Norge setter betraktelig spor i miljøet, bidrar til å gjøre viktige oppdagelser, og dermed hjelper med å løse universets aller største mysterier.


Artikkelen ble opprinnelig publisert i Astronomi 2021/1.

Hovedbilde: ESA and the Planck Collaboration – D. Ducros

Norge på full fart til Mars

  • Romfart

I dette øyeblikk er det norske forskningsinstrumentet RIMFAX på vei til Mars. Det samme er norske skoleelever.

Veronica Danielsen, fysiker og formidler ved ViteMeir, Vitensenteret i Sogn og Fjordane

Datoen er 18. februar 2021. Klokka er 20.30, og det er en helt vanlig torsdag. Rundt om i norske hjem går livet som normalt. Noen slapper av på sofaen etter en lang arbeidsdag, noen er på vei hjem fra trening, og noen forsøker å legge barn som egentlig skulle ha vært i seng for lenge siden. Men fysiker Svein-Erik Hamran er ikke en av disse. Han sitter med hjertet i halsen. Om ikke lenge begynner «the seven minutes of terror».

NASA leter etter liv

Det hele begynte i 2012. NASA hadde funnet bevis for at det har vært flytende vann på planeten Mars. Flytende vann er grunnsteinen for alt liv vi kjenner til. Betydde dette at det en gang har eksistert liv på Mars?

NASA bestemte seg for å sende en ny rover til Mars kalt Perseverance. Det er et lite kjøretøy som skal lete etter flere livstegn på den røde planeten. Men for å kunne gjøre det måtte de finne ut av to spørsmål.

  1. Hva slags instrumenter skulle den nye roveren ha?
  2. Hvem skulle lage dem?

I 2013 sendte NASA ut en såkalt «science definition report», en beskrivelse av hva de ønsker å oppnå på Mars og hva slags instrumenter de ønsker å ha med. Dette var starten på konkurransen. En slags anbudsrunde.

Med en gang den norske fysikeren Svein-Erik Hamran fikk høre om dette kastet han seg rundt. Hamran er professor ved Institutt for teknologisystemer ved Universitetet i Oslo og ansatt i Forsvarets forskningsinstitutt (FFI). I 2013 var han allerede såkalt co-principal investigator for et instrument som ESA skal sende opp med sin Mars-rover Rosalind Franklin (tidligere ExoMars-roveren) i 2022 (etter utsettelse siden 2018). Men det var ikke nok for Hamran. Sammen med FFI ville han foreslå et instrument til NASAs Mars-rover.

Det var lettere sagt enn gjort. Hamran forteller at man ikke bare kan sende en liten mail til NASA med et forslag. Forslaget må følge en streng struktur som NASA har satt opp.

– Der skriver du først 20 sider om teorien, og så 20 sider om instrumentet. Og så har du ti sider på organisering av økonomi. I tillegg er det regulert hvilke vedlegg du skal ha med. Det er det mest kompliserte jeg har sendt noensinne, forteller Hamran.

Første georadar på Mars

Heldigvis var ikke det harde arbeidet forgjeves. I dette øyeblikk er nemlig Hamrans instrument RIMFAX (Radar Imager for Mars’ subsurface experiment) på vei til Mars som én av sju forskningsinstrumenter totalt. Hamran og resten av det norske RIMFAX-teamet vant konkurransen. Sammen har de utviklet et helt spesielt forskningsinstrument.

– RIMFAX er en såkalt georadar. Den skal se ned i bakken og avbilde de geologiske strukturene på Mars, forklarer Hamran.

Mars, Rimfax, Georadar
Denne gullboksen inneholder den norske georadaren RIMFAX som skal se hva som skjuler seg under bakken på Mars. Foto: NASA/JPL-Caltech

Dette fungerer ved at det sendes elektromagnetisk stråling i form av radiobølger ned i bakken. Derfra blir strålingen reflektert og sendt tilbake til radaren. På veien gjennom bakken påvirkes strålingen av omgivelsene rundt seg. Derfor kan analyse av de reflekterte strålene si noe om geologien på Mars. Målet er å forstå hvordan marsgrunnen er satt sammen. Består den av steiner og sand, eller gjørme og vann?

På Jorda bruker vi blant annet slike georadarer til å finne vikingskip og andre skatter som skjuler seg under overflaten. Hva som skjuler seg under overflaten på Mars er det imidlertid ingen som vet. RIMFAX er nemlig den første georadaren som blir sendt til Mars’ overflate.

Vann er drømmen, men også et hinder

Hamran forteller at de håper å finne vann fordi det kan være et tegn på liv. Men han forteller også at vann vil gjøre det vanskeligere å se ned i bakken på Mars.

Les resten av artikkelen i siste nummer av Astronomi.

Astronomi nr. 1

I bladet kan du blant annet lese om den norske radaren RIMFAX som lander på Mars 18. februar, norsk forskning på bakgrunnsstrålingen, astrofoto på lavbudsjett og avstandsbestemmelser i Universet. Fra og med dette nummeret har vi også flere nye spalter.

Bladet er nå i salg i Narvesen. Du kan også melde deg inn her for å abonnere på bladet. Medlemmer har også tilgang til digitalutgaven her.

Her er en oversikt over innholdet:

  • Norge på full fart til Mars. En norsk radar er med på Mars Perseverance, som lander på Mars 18. februar.
  • Proxima Centauri: Utbrudd på Proxima Centauri kan hindre liv i å utvikle seg på planeter i bane rundt den.
  • Norske astrofysikere i verdenseliten. Les om hvordan man analyserer data fra Planck-satellitten.
  • Gravøl for Arecibo. Det som en gang var verdens største teleskop ble ødelagt.
  • Den kosmiske avstandsstigen. Hvordan regner man ut avstander i Universet?
  • Ny metode for å måle avstander i Universet.
  • Den fjerneste galaksen.
  • Krise i kosmologien? Beregninger av Hubble-konstanter stemmer ikke overens.
  • Den fjerneste galaksen ble til bare 400 millioner år etter big bang.
  • Astronomi 50 år. Astronomi-bladet har vært utgitt i 50 år med forskjellige navn og utseende.
  • Astrofoto på lavbudsjett. Lær å ta bilde med astrotracker.
Lær enkel astrofotografering. Foto: Magnar Fjørtoft

Faste spalter:

  • Ny spalte: Astromiks
  • Stjernebilde: Orion
  • Stjernehimmelen fra februar til mai
  • Astronytt
  • Rapport
  • Astrogalleri

Neste nummer:

Nr. 2 kommer i mai. Det blir et temanummer om Sola.