Verdens største teleskop skal afsløre universets historie

Uden teleskoper ville astronomien ikke have udviklet sig ret meget siden Tycho Brahe. Hver eneste gang, et nyt og kraftigere teleskop bliver bygget, får vi ny viden om universet.

Derfor glæder astronomerne sig til, at verdens største radioteleskop The Square Kilometre Array (SKA) bliver klar, og byggeriet er så småt gået i gang.

»Det er altid spændende, når der kommer et nyt vindue til universet. Det er tit sådan, at når man begynder at se på universet på en ny måde, så finder man noget, man ikke havde forestillet sig,« siger lektor Johan Fynbo fra Dark Cosmology Centre ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

Det internationale teleskop hedder, som det gør, fordi det vil bestå af så mange antenner, at der bliver indsamlet radiobølger på et areal på en kvadratkilometer, altså en million kvadratmeter.

Når teleskopet står færdigt omkring 2030, vil i omegnen af en million store og små antenner være forbundet ved hjælp af 80.000 km lyslederkabel – nok til at nå to gange rundt om Jorden. De mange sammenkoblede antenner vil tilsammen udgøre radioteleskopet.

LÆS OGSÅ: SETI-forsker: Verdens største teleskop skal guide rumvæsner til Jorden

Opføres langt ude i ørkener

Radioteleskoper skal helst opføres så øde steder som muligt, langt fra forstyrrende signaler fra tv- og radiosendere og ikke mindst mobiltelefoner.

Faktisk er antennerne så følsomme, at selv den elektromagnetiske støj fra forbipasserende køretøjer kan forstyrre.

Derfor har forskerne brugt lang til på at finde steder, der både er store nok til at huse tusindvis af antenner og ligger langt fra alting.

Valget faldt på ørkenerne i Karoo-regionen i Sydafrika og Murchison-regionen i det vestlige Australien.

Projektet har fået hovedkvarter i Storbritannien, nærmere bestemt ved Jodrell Bank Observatory i det nordlige England. Videnskab.dk har netop besøgt forskningscentret i forbindelse med afholdelsen af den store, europæiske videnskabskonference ESOF, der i år fandt sted i Manchester.

LÆS OGSÅ: Et hjem til verdens største radioteleskop, SKA

1.300 galakser på de første billeder

På konferencen blev planerne for SKA og de første resultater gennemgået. Opførelsen af teleskopet starter først for alvor i 2018, men astronomerne har tyvstartet, så de første 16 store parabolantenner står klar i Sydafrika under navnet MeerKAT.

16. juli blev de første billeder fra MeerKAT præsenteret. De viste et område af himlen svarende til knap 0,01 procent af himmelkuglen, og her kunne astronomerne tælle godt 1.300 galakser.

Kun de 70 var kendt i forvejen, og det siger noget om styrken af dette og ikke mindst det fremtidige teleskop.

LÆS OGSÅ: De største hits fra Hubble

I løbet af 2017 vil MeerKAT vokse til 64 styrbare parabolantenner, hver med en diameter på 13,5 meter, og derefter vil anlægget blive en del af SKA.

Frem mod 2023 vil antallet af denne form for radioantenner stige til 197 i Sydafrika, og det er endda kun i første fase af SKA.

Allerede nu er MeerKAT den største teleskop af sin slags på den sydlige halvkugle, og i 2023 vil den sydafrikanske del af SKA være fem gange så følsom som Very Large Array i USA, der i øjeblikket har førertrøjen.

Frem mod 2030 skal antallet af store parabolantenner tidobles, og nogle af dem vil blive opført i andre afrikanske lande end Sydafrika for at give den bedst mulige modtagelse af radiosignaler fra de fjerneste egne af universet.

LÆS OGSÅ: Danmark poster millioner i verdens største teleskop

SKA vokser til en million antenner

Når man taler om radioteleskoper, kommer man typisk til at tænke på de enorme, parabolformede, bevægelige antenner som MeerKAT-parabolerne – antenner som dem, der er kendt fra filmen Contact.

Men mindre kan gøre det, og antennens udformning afhænger af hvilken bølgelængde, man er interesseret i at opfange.

Princippet er det samme, som gælder for tv-antenner. Signaler fra tv-satellitter skal opfanges med en parabolantenne, mens man kan nøjes med simplere antenner for at opfange signalerne fra jordbaserede sendemaster, der sender ved lavere frekvenser.

På samme måde kombineres store parabolantenner med små, simple antenner i opbygningen af SKA, så der både kan fanges radiobølger med høje og lave frekvenser. De forskellige frekvenser giver informationer om forskellige astronomiske fænometer.

Da de simple antenner uden bevægelige dele er billige, kan der opstilles rigtig mange af dem, og i første fase af SKA er det planen at opsætte 130.000 antenner, der minder om gammeldags tv-antenner, arrangeret i store klynger.

Det skal ske mellem 2018 og 2023 i Australien. I fase to kommer tallet helt op på en million frem mod 2030.

LÆS OGSÅ: Må vi præsentere SALT, alle stjernekiggeres drøm

Universets historie afsløres

Radioteleskoper er gode til at opfange signaler fra den kosmiske gas, der har dannet stjernerne, planeterne og galakserne.

Med data fra SKA vil astrofysikerne finde ud af, hvornår og hvordan de første galakser blev dannet, og med et mere detaljeret kort over galakserne i det synlige univers vil de få en bedre idé om, hvordan mørkt stof og mørk energi fungerer.

»Et af de største mål er at studere universets reionisering – slutningen af det, der kaldes universets mørke tidsalder, hvor der begynder at komme lysende objekter i universet. Man ved ikke præcis, hvornår det skete, men det vil man studere med SKA,« fortæller Johan Fynbo.

Det tidlige univers var fyldt med neutrale brintatomer, men på et tidspunkt opstod der stråling, som rev elektronen væk fra brintatomerne – de ioniseredes.

LÆS OGSÅ: Universets renæssance i fokus

»Der kommer en særlig slags lys fra neutral brintgas – det man kalder 21 cm-stråling. Hvis SKA kan opfange den rødforskudte 21 cm-stråling, kan man se overgangen fra, at universet er neutralt, til det er ioniseret. Man kan se, hvornår og hvordan det skete. Det er hovedformålet med SKA.«

Einsteins teori bliver testet

Astronomerne vil også kunne zoome ind på ganske unge stjerner, der er ved at blive dannet planeter omkring, så de kan se, hvordan denne proces foregår.

SKA vil desuden fange signaler fra massevis af pulsarer, universets naturlige radiofyrtårn. Pulsarer er resterne efter stjerner, der er eksploderet som supernovaer, og de roterer og sender radiobølger ud i verdensrummet i takt med deres rotation.

Radiosignalerne fra pulsarer kan bruges til at teste Einsteins relativitetsteori, især hvis det lykkes at finde en pulsar, der kredser om et sort hul.

De kan måske også afsløre tyngdebølger – små krusninger i rumtiden. Hvis pulsarer pludselig ser ud til at ændre rotationshastighed, kan det nemlig skyldes, at de er blevet ramt af tyngdebølger.

Aliens kan give lyd fra sig

Og så håber forskerne selvfølgelig på, at det ekstremt følsomme radioteleskop vil fange helt nye former for signaler, som afslører fænomener, som ingen havde forudset.

Specielt kunne det jo være, at der opfanges signaler, som er afsendt fra en civilisation på en fremmed planet mange lysår herfra.

SKA vil kunne opdage, hvis en radar med samme effekt som en almindelig lufthavnsradar sender signaler fra en planet op til 50 lysår herfra.

Inden for en radius på 50 lysår er der allerede opdaget en halv snes klippeplaneter, der kredser rundt i den beboelige zone om deres stjerne og i princippet kan huse liv.

Med fremtidens teleskoper vil der blive opdaget mange flere planeter, og måske vil vi høre fra beboerne.