Mod Astronomiens Nye Højder

Transkript

1 ESO Europæiske Syd Observatorium Mod Astronomiens Nye Højder

2 ESO og Astronomi Astronomi beskrives ofte som den ældste af videnskaberne. Den majestætiske Mælkevej, der på en klar, mørk nat strækker sig tværs over himlen, må have været et vældigt inspirerende syn for mennesker fra fortidens aldre og kulturer, ligesom den er det for os. I dag skiller astronomien sig ud som en af de mest dynamiske videnskaber og bruger nogle af de mest avancerede teknologier og sofistikerede teknikker, der er til rådighed for forskere. Ved hjælp af disse teknologier kan vi studere fjerne objekter på kanten af det observerbare univers, og vi kan detektere planeter rundt om andre stjerner. Vi kan begynde at besvare et af de mest fundamentale spørgsmål, der fascinerer hver eneste af os: Er der liv andre steder i universet? ESO er den mest fremtrædende internationale astronomi-organisation i verden. Den varetager et ambitiøst program, der fokuserer design, konstruktion og drift af jordbaserede observationsfaciliteter. År 2012 markerede 50-års jubilæet for underskrivningen af ESO-konventionen, der grundlagde organisationen, mens 2013 er 50-året for ESOs lange og frugtbare samarbejde med værtsnationen Chile. La Silla Paranal-observatoriet styres af ESO to steder i Atacamaørkenen i Chile. La Silla er hjemsted for adskillige teleskoper med spejldiametre på op til 3,6 meter. Flagskibet er Very Large Telescope (VLT) på Cerro Paranal, hvis design og samling af instrumenter og operationelle principper og operationssystemer, sætter standarden for jordbaseret optisk og infrarød astronomi. Very Large Telescope Interferometer (VLTI) forstærker yderligere denne unikke facilitets evner, og det samme gør VST (optisk) og VISTA (nær-infrarød) kortlægningsteleskoperne. Hvert år indleveres omkring 1700 ansøgninger til brug af ESOs teleskoper, der sammenlagt efterspørger mellem tre og fem gange flere nætter, end der er til rådighed. Denne efterspørgsel er ESOs Paranal Observatorium, hjemsted for Very Large Telescope. 2

3 en del af grunden til, at ESO er det mest produktive jordbaserede observatorium i verden med mere end to artikler gennemlæst og godkendt af andre forskere (peer-reviewed), der baserer sig på data fra ESO, udgivet hver dag (871 artikler bare i 2012). ESO er også omdrejningspunktet for Europas deltagelse i Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), et interkontinental samarbejde mellem Nordamerika, Østasien og Republikken Chile. ALMA-partnerne opererer denne unikke facilitet højt oppe på Chajnantor på den chilenske højslette. ALMA blev indviet af den chilenske præsident, Sebastián Piñera i 2013, mens observationer med en delvis færdig samling af paraboler (kaldet Early Science) allerede begyndte i Næste skridt i ESOs mission, som den globale drivkraft inden for jordbaseret astronomi, er at bygge European Extremely Large Telescope (E-ELT) med et segmenteret hovedspejl på 39 meter i diameter. E-ELT-programmet blev godkendt i 2012 og det forventes at blive taget i brug i E-ELT vil være verdens største øje mod himlen det største eksisterende optiske/nærinfrarøde teleskop. Tim de Zeeuw ESOs generaldirektør ESO/J. Girard 3

4 ESOs Observatorier Den nordlige del af Chile, der er delvist dækket af Atacamaørkenen, har exceptionelt klare og mørke nætter, der byder på tryllebindende udsyn til det vigtige centrum af Mælkevejen og de to Magellanske Skyer. ESOs første observatorium blev bygget på La Silla, 2400 meter over havets overflade og 600 kilometer nord for Santiago i Chile. Her findes adskillige optiske teleskoper med spejldiametre på op til 3,6 meter. ESOs 3,6-meter teleskop er nu hjemsted for verdens førende exoplanetjager, HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Seacher) meter over havets overflade i et af de tørreste områder på Jorden er Paranal beliggende. Dette er hjemsted for Very Large Telescope array, placeret omkring 130 kilometer syd for A ntofagasta i Chile, 12 kilometer inde i landet fra Stillehavskysten. VLT er ikke bare ét teleskop, men en samling af fire teleskopenheder hver med et hovedspejl på 8,2 meter i diameter. VLT inkluderer også fire flytbare hjælpeteleskoper på 1,8 meter i diameter, som udgør en del af VLT Interferrometeret. Paranal er også hjemsted for to kraftige kortlægningsteleskoper; VST og VISTA. Det kommende 39-meter European Extremely Large Telescope vil blive bygget på Cerro Armazones, kun 20 kilometer fra Paranal-observatoriet, og vil blive integreret i Paranals operationelle system. Atacama Large Millimeter/submillimeter Array med 66 kæmpeantenner på 12-meter og 7-meter i diameter er et partnerskab med Nordamerika, Østasien og Republikken Chile. Det er det højest beliggende ESO observatorium, 5000 meter over havets overflade på Chajnantorhøjsletten, og et af de højest beliggende astronomiske observatorier i verden. Chajnantor er også hjemsted for Atacama Pathfinder Experiment (APEX), et 12-meter teleskop, der observerer i millimeter- og submillimeterbølgelængder. ESOs hovedkvarter ligger i Garching tæt på München, Tyskland. Dette er ESOs videnskabelige, tekniske og administrative center. ESO har også et kontor i Santiago i Chile. ESOs hovedkvarter, tæt på München, Tyskland. SAN PEDRO DE ATACAMA ANTOFAGASTA Cerro La Peineta Dette kort viser, hvor ESOs observatorier i Chile er placeret. Cerro Las Campanas Garching, Tyskland Cerro Cinchado LA SERENA Cerro Tololo Cerro Pachón Cerro Guatulame 4 Chile

5 La Silla Observatoriet. Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array på Chajnantorplateauet. Clem & Adri Bacri-Normier (wingsforscience.com)/eso ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.org) Luftfoto af Paranalobservatoriet. Til venstre Very Large Telescope på Cerro Paranal og til højre er kortlægningsteleskopet, der observerer infrarødt lys VISTA. J. L. Dauvergne & G. Hüdepohl (atacamaphoto.com)/eso European Extremely Large Telescope på Cerro Armazones (illustration som det kommer til at se ud). 5

6 ESOs Videnskabelige Højdepunkter ESOs Top 10 over Astronomiske Opdagelser: 1 Stjerner i kredsløb om Mælkevejens supertunge sorte hul Adskillige af ESOs flagskibsteleskoper blev over en periode på næsten tyve år brugt til at fange stjerners bevægelse rundt om kæmpen i centrum af vores galakse i større detaljegrad end nogensinde set før. 2 Det Accelererende Univers To uafhængige forskerhold har ved hjælp af observationer af eksploderende stjerner, samt data fra ESOs teleskoper ved La Silla og Paranal, vist, at universets udvidelse er accelererende. Nobelprisen i fysik blev i 2011 givet for denne opdagelse. 3 Første billede af en exoplanet VLT tog det første billede nogensinde af en planet uden for Solsystemet. Planeten er fem gange så tung som Jupiter og kredser om en mislykket stjerne en brun dværg i en afstand på 55 gange middelafstanden mellem Jorden og Solen. 4 Gammaglimt sammenhængen mellem supernovaer og sammensmeltede neutronstjerner ESO-teleskoper har løst en gammel, kosmisk gåde ved at levere endegyldigt bevis for, at langvarige gammaglimt er knyttet sammen med tunge stjerners endelige eksplosion. Et teleskop ved La Silla var også for første gang i stand til at observere det synlige lys fra et kort gammaglimt, hvilket viste, at de højst sandsynligt stammer fra voldsomme sammenstød mellem to sammensatte neutronstjerner. 5 Måling af den Kosmiske Temperatur VLT har fundet kulilte molekyler i en galakse næsten 11 milliarder lysår borte. En opdagelse, der har været uden for rækkevidde i 25 år. Denne opdagelse har gjort astronomerne i stand til at lave en præcis måling af den kosmiske temperatur, den første for sådan en fjern epoke. 7 Udbrud fra Mælkevejens supertunge sorte hul VLT og APEX blev sammen brugt til at studere voldsomme udbrud tæt på det sorte hul med en enorm masse, der ligger i Mælkevejens centrum, og afslørende, at materiale bliver strakt ud, mens det kredser i det intense tyngdefelt tæt på det centrale sorte hul. Derudover afslørede følsomme observationer fra VLT, at der kommer udbrud i infrarødt lys fra det sorte huls omgivelser, hvilket stærkt tyder på, at det roterer meget hurtigt. 8 Direkte måling af en exoplanets atmosfære Atmosfæren rundt om en super-jord exoplanet er for første gang blevet analyseret ved at bruge VLT. Planeten, med navnet GJ 1214b, blev studeret, da den passerede forbi sin stjerne og noget af stjernelyset passerede gennem planetens atmosfære. 9 Det Rigeste Planetsystem Astronomer brugte exoplanetjægeren HARPS til at opdage et planetsystem med mindst fem planeter, der kredser om den sollignende stjerne HD Der er måske to planeter mere, hvoraf den ene måske har den laveste masse, der nogensinde er fundet. Derudover har holdet fundet bevis for, at planeternes afstand til deres stjerne følger et regelmæssigt mønster ligesom i vores Solsystem. 10 Stjernebevægelser i Mælkevejen Efter mere end 1000 nætters observationer ved La Silla over en periode spredt ud over 15 år, har astronomer bestemt bevægelserne af mere end sollignende stjerner, der befinder sig i Solens nærområde. Det viser, at vores egen galakse har levet et meget mere turbulent og kaotisk liv end tidligere antaget. 6 Den ældste kendte stjerne i Mælkevejen Med ESOs VLT har astronomer målt alderen på den ældste kendte stjerne i vores galakse. Med en alder på 13,2 milliarder år blev stjernen født i universets tidligste stjernedannende tider. Uran er blevet fundet i en stjerne i Mælkevejen, og denne opdagelse er blevet brugt til at lave et uafhængigt estimat af galaksens alder. 6

7

8 Centaurus A galaksen (NGC 5128). Dette billede er taget med Wide Field Imager, der sidder på MPG/ESO 2.2-meter teleskopet ved La Sillaobservatoriet i Chile. 8

9 Den spektakulære stjernedannende Carinatåge er blevet fanget i stor detalje af VLT Survey Telescope ved ESOs Paranal-observatorium. Dette billede er taget med hjælp fra Chiles præsident Sebastián Piñera. ESO. Tak til: VPHAS+ Consortium/Cambridge Astronomical Survey Unit Et spektakulært billede af stjernefødeklinikken IC 2944 blev udsendt for at markere en milepæl: 15 år med ESOs Very Large Telescope. 9

10 Very Large Telescope Very Large Telescope er det optiske flagskib for europæisk astronomi her i begyndelsen af det tredje årtusinde. Det er verdens mest avancerede optiske instrument bestående af fire enhedsteleskoper med rekordstore hovedspejle på hver 8,2 meter i diameter og fire flytbare 1,8-meter hjælpeteleskoper, der kan kombineres til et interferometer. 8,2-meter enhedsteleskoperne kan også bruges individuelt. Disse teleskoper er så kraftige, at ét af dem kan tage billeder af objekter på himlen, der er fire milliarder gange svagere, end hvad mennesket kan se med det blotte øje. VLTs instrumentsamling er den mest ambitiøse, der nogensinde er udformet til et enkelt observatorium. Det indbefatter billedoptagere, kameraer og spektrografer, der spænder over et bredt spektrum fra ultraviolette (0,3 µm) til midt-infrarøde (20 µm) bølgelængder. 8,2-meter enhedsteleskoperne er placeret i kompakte, termisk kontrollerede bygninger, der roterer synkront med teleskoperne. Dette mindsker de mindre lokale effekters indflydelse på observationsforholdene markant, som fx turbulens i luften i teleskoprøret, der kan opstå på grund af variationer i temperatur og luftgennemstrømning. Det første af enhedsteleskoperne begyndte rutinemæssige videnskabelige observationer d. 1.april VLT har allerede haft en kolossal indflydelse på observationel astronomi. Det er det mest produktive individuelle jordbaserede teleskop i verden, og resultater fra VLT leder i gennemsnit til mere end én videnskabelig artikel hver eneste dag, der er gennemlæst og godkendt af andre forskere (peer-reviewed). Very Large Telescope ved solnedgang. 10

11 UT3 (Melipal) ISAAC SPHERE (2014) X-SHOOTER VIMOS UT4 (Yepun) AOF (2015) HAWK-I SINFONI NACO MUSE LGS UT2 (Kueyen) FLAMES UVES VST OmegaCAM VISTA VIRCAM UT1 (Antu) CRIRES KMOS FORS2 VLT Inkohærent kombineret fokus: ESPRESSO (2016) VLTI MIDI AMBER PRIMA Instrument til besøgende GRAVITY (2015) MATISSE (2015) Instrumenter på the Very Large Telescope. ESO/G.Hüdepohl (atacamaphoto.com) 11

12 Adaptiv Optik Turbulens i Jordens atmosfære forvrænger billeder. Det gælder også selv dem der tages ved de bedste observations steder i verden, inklusiv ESOs observatorier i Chile. Denne turbulens får stjernerne til at blinke på en måde, der glæder poeter, men frustrerer astronomer, da effekten udtværer de mindste detaljer i kosmos. Ved at observere direkte fra rummet kan astronomer undgå denne udtværende effekt, men de høje omkostninger ved at bygge og betjene rumteleskoper, sammenlignet med at bruge jordbaserede observatorier, begrænser størrelsen og omfanget af de teleskoper, vi kan placere uden for Jorden. Astronomer bruger en metode, der kaldes adaptiv optik, for at løse dette problem. Sofistikerede, deformerbare spejle kontrolleret af computere kan i realtid korrigere for forstyrrelser, der skabes af turbulens i Jordens atmosfære, og derved bliver billederne næsten lige så skarpe som dem taget fra rummet. Som resultat af adaptiv optik kan det korrigerede optiske system observere mindre detaljer på meget svagere astronomiske objekter, end hvad der ellers er muligt fra Jorden. Adaptiv optik kræver dog en nogenlunde klar referencestjerne meget tæt på det objekt, der studeres. Denne referencestjerne bruges til at måle, hvor meget atmosfæren udtværer billedet, så de deformerbare spejle kan korrigere for det. Da der ikke er passende stjerner tilgængelige alle steder på himlen, kan astronomerne lave en kunstig referencestjerne ved at opsende en kraftig laserstråle 90 kilometer op i Jordens øvre atmosfære. Takket være disse laserguidestjerner kan næsten hele himlen nu observeres med adaptiv optik. ESO har gået forrest i udviklingen af teknologien bag adaptiv optik og laserguidestjerner og har samarbejdet med adskillige europæiske institutter og virksomheder. ESOs instrumenter med adaptiv optik har opnået mange bemærkelsesværdige videnskabelige resultater. Disse inkluderer den første direkte observation af en exoplanet (se s. 6) såvel som detaljerede studier af miljøet omkring det sorte hul i Mælkevejens centrum (se s. 6). Næste generation af adaptiv optik vil blive installeret og monteret på både VLT og på European Extremely Large Telescope. Der vil nu blive gjort brug af adskillige laserguidestjerner på VLT såvel som avancerede adaptiv optik-instrumenter som f.eks. planetjægere. Endnu mere avancerede systemer, der er skræddersyet til at klare udfordringerne på E-ELT, er under udarbejdelse. For nylig har det markante fremskridt banet vejen for at et bredere korrigeret synsfelt kan opnås, hvilket vil have indflydelse på designet af fremtidige adaptiv optik-systemer til VLT og E-ELT. Denne illustration viser hvordan adaptiv optik fungerer. Lysstråler Atmosfærisk turbulens Sekundært spejl Hovedspejl Deformerbart spejl Astronomisk kamera Computer Turbulensmåler 12

13 PARLA laseren på VLT. Laseren bruges til at lave en kunstig stjerne 90 kilometer oppe i atmosfæren. ESO/G.Hüdepohl (atacamaphoto.com) 13

14 VLT Interferometer Hvert af VLTs individuelle teleskoper kan kombineres i det gigantiske VLT Interferometer, dette gør astronomerne i stand til at se detaljer op til 16 gange mindre end med de individuelle teleskoper og studere objekter på himlen i hidtil uset detalje. Med VLTI er det muligt at se detaljer på stjerners overflade og endda også at studere miljøet omkring sorte huller i centrum af andre galakser. Lysstråler fra teleskoperne bliver kombineret i VLTI ved et komplekst system af spejle i underjordiske tunneller, hvor længden af lysstrålens bane skal holdes eksakt inden for mindre end en tusindedel millimeter over en afstand på mere end 100 meter. Med dette 130-meter store virtuelle teleskop kan VLTI udføre målinger svarende til, at man fra Jorden kan se hovedet på en skrue på den Internationale Rumstation, der er i kredsløb 400 kilometer over os. Et af de fire 1,8-meter hjælpeteleskoper, der er en del af Very Large Telescope Interferometer. Panoramabillede af tunnellen til Very Large Telescope Interferometer. 14

15 VLTI Hjælpeteleskoperne Selvom 8,2-meter enhedsteleskoperne kan kombineres i VLTI bruges disse store teleskoper det meste af tiden hver for sig til andre formål og er altså kun tilgængelige for interferometriske observationer et begrænset antal nætter hvert år. For at kunne udnytte VLTIs egenskaber hver nat er fire mindre hjælpeteleskoper (Auxiliary Telescopes. ATs) til rådighed. AT erne er anbragt på skinner og kan flyttes mellem veldefinerede observationspositioner. Fra disse positioner reflekteres lysstråler fra AT ernes spejle og kombineres i VLTI. AT erne er meget særegne teleskoper selvforsynende i deres ultrakompakte beskyttelseskupler, de har deres egne elektronik, ventilation, hydraulik og kølingssystemer, og de har hver deres transportmekanisme, der løfter teleskopet op og flytter det fra en position til den næste. ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.org) 15

16 Kortlægningsteleskoper To kraftige teleskoper det synlige og infrarøde kortlægningsteleskop Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA) og VLTs kortlægningsteleskop VLT Survey Telescope (VST) er placeret ved ESOs Paranalobservatorium. De er verdens kraftigste teleskoper dedikeret til kortlægning af himlen i billeder, og de øger Paranalobservatoriets potentiale for videnskabelige opdagelser. Mange af de mest interessante astronomiske objekter fra svage brune dværgstjerner i Mælkevejen til de allerfjerneste kvasarer er sjældne. Hvis man ønsker at finde dem, er det som at lede efter en nål i en høstak. De største teleskoper, så som ESOs Very Large Telescope og NASA/ESAs Hubble Space Telescope, kan kun studere et lillebitte område af himlen ad gangen, men VISTA og VST er designet til at fotografere store områder både hurtigt og dybt. Disse to teleskoper udfører i øjeblikket adskillige omhyggeligt designede kortlægninger, og de danner enorme arkiver af både billeder og kataloger af objekter, som vil blive brugt af astronomer i de kommende årtier. Kortlægningerne producerer allerede direkte videnskab, og kortlægningsteleskoperne vil i tilgift stå for opdagelsen af interessante objekter, der vil blive mål for detaljerede studier både af naboen VLT og af andre teleskoper på Jorden og i rummet. Begge kortlægningsteleskoper er placeret i kupler tæt på VLT, og de deler de samme exceptionelle observationsforhold såvel som en lignende og højeffektiv operationsmodel. VISTA har et hovedspejl på 4,1 meter i diameter og er det kraftigste nærinfrarøde kortlægningsteleskop i verden. I VISTAs hjerte er et 3-tons kamera der indeholder 16 detektorer, der er følsomme over for infrarødt lys. Samlet set bliver det til 67 megapixels. Det har den mest omfattende dækning blandt alle astronomiske nærinfrarøde kameraer. VST er et topmoderne 2,6-meter teleskop udstyret med OmegaCAM, et kæmpe 268 megapixel CCD-kamera med et sysnfelt på mere end fire gange fuldmånens areal. Det komplementerer VISTA og kortlægger himlen i synligt lys. VST er resultatet af et samarbejde mellem ESO og Capodimonte Astronomical Observatory (OAC) i Napoli, der er et forskningscenter under Italian National Institute for Astrophysics (INAF). Inde i VISTAs kuppel. VST: Det største teleskop i verden designet til kortlægninger i synligt lys. ESO/G. Lombardi (glphoto.it) 16

17 ESO/INAF-VST/OmegaCAM. Tak til: OmegaCen/Astro-WISE/Kapteyn Institute ESO/J. Emerson/VISTA. Tak til: Cambridge Astronomical Survey Unit Dette vidvinkelbillede af Oriontågen ( Messier 42), der ligger i en afstand på 1350 lysår fra Jorden, er taget med VISTA ved ESOs Paranalobservatorium i Chile. De første frigivne billeder fra VST viser det spektakulære stjernedannende område Messier 17, også kendt som Omegatågen eller Svanetågen. 17

18 ALMA Højt oppe på Chajnantorhøjsletten i de chilenske Andesbjerge driver det Europæiske Syd Observatorium, sammen med sine globale partnere, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA et topmoderne teleskop, der studerer lyset fra nogle af de koldeste objekter i universet. Dette lys har typisk bølgelængder på omkring en millimeter, hvilket ligger mellem infrarødt lys og radiobølger i det elektromagnetiske spektrum, og kaldes derfor millimeterog submillimeterstråling. ALMA kan undersøge universet ved disse bølgelængder med en hidtil uset følsomhed og opløsning med et syn på op til ti gange skarpere end Hubble Space Telescope og komplementerer billeder taget med VLT Interferometeret. Lys ved disse bølgelængder kommer fra enorme kolde skyer i det interstellare rum med temperaturer helt ned til 263 grader Celsius og fra nogle af de tidligste og fjerneste galakser i universet. Astronomer bruger dette lys til at studere de kemiske og fysiske forhold i molekylære skyer de tætte regioner af gas og støv, hvor nye stjerner fødes. Ofte er disse områder af universet mørke og skjulte, når de observeres i synligt lys, men de skinner klart i millimeter- og submillimeterdelene af spektret. ALMA studerer byggeklodserne for stjerner, planetsystemer, galakser og livet selv. Ved at give forskerne detaljerede billeder af stjerner og planeter, der fødes tæt på Solsystemet, og ved at opfange fjerne galakser, der formes på kanten af det observerbare univers, kan astronomerne ved hjælp af ALMA rette deres opmærksomhed mod nogle af de dybeste spørgsmål om vores kosmiske oprindelse. Millimeter- og submillimeterstråling åbner et vindue til det gådefulde, kolde univers, men disse signaler fra rummet bliver kraftigt absorberet af vanddamp i Jordens atmosfære. Teleskoper til denne slags astronomi skal derfor bygges på høje, tørre lokaliteter. Dette er grunden til, at ALMA, det største eksisterende astronomiske projekt, blev bygget 5000 meter over havets overflade på den høje Chajnantorhøjslette. Observatoriet, der ligger omkring 50 kilometer øst for San Pedro de Atacama i Nordchile, har en af de tørreste atmosfærer på Jorden. Astronomer mener, at observationsfor- holdene er uovertrufne, men prisen er, at de må drive et grænseobservatorium under meget svære, iltfattige forhold. Chajnantor er mere end 750 meter højere end observatorierne på Mauna Kea og 2400 meter højere end VLT på Cerro Paranal. ALMA- projektet er et partnerskab mellem Europa, Nordamerika og Østasien i samarbejde med Chile. ALMA er i Europa finansieret af ESO, i Nordamerika af det amerikanske National Science Foundation (NSF) i samarbejde med National Research Council of Canada (NRC) og National Science Council of Taiwan (NSC). I Østasien er ALMA finansieret af National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan i samarbejde med Academia Sinica (AS) i Taiwan. Konstruktionen og driften af ALMA ledes i Europa af ESO, i Nordamerika af National Radio Astronomy Observatory (NRAO), der styres af Associated Universities, Inc. (AUI), og i Østasien af National Astronomical Oberservatory of Japan (NAOJ). Joint ALMA Observatory (JAO) står for den forenede ledelse og overordnede administration af konstruktion, bestilling og drift af ALMA. Luftfoto af Chajnantorhøjsletten, lokaliseret 5000 meter over havets overflade i de chilenske Andesbjerge, hvor samlingen af ALMAantennerne er placeret. 18

19 ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) En europæisk ALMAantenne, der vejer 100 tons, tager en tur på Lore en af de gigantiske ALMA-køretøjer ved Operations Support Facility i de chilenske Andesbjerge. Clem & Adri Bacri-Normier (wingsforscience.com)/eso 19

20 Antennegalakserne er et par forvredne, kolliderende spiralgalakser i en afstand på omkring 70 millioner lysår. Dette billede kombinerer ALMAobservationer, optaget ved to forskellige bølgelængdeområder under observatoriets tidlige testfase, med optagelser i synligt lys fra NASA/ESAs Hubble Space Telscope. ALMA (ESO/NAOJ/NRAO). Billede i optisk lys: NASA/ESA Hubble Space Telescope ALMA har et revolutionerende design der består af 66 højpræcisionsantenner. En hovedgruppe på halvtreds antenner, 12 meter i diameter, arbejder sammen som et enkelt teleskop et interferometer og derudover en kompakt gruppe på fire 12-meter, og tolv 7-meter antenner. Antennerne kan flyttes på ørkenhøjsletten til indbyrdes afstande mellem 150 meter og 16 kilometer, hvilket givet ALMA et kraftigt, variabelt zoom. ALMAs supercomputer, koordinatoren, udfører 17 billiarder operationer per sekund, og er en af de hurtigste special computere i verden. ALMA blev indviet i 2013, men de tidligeste videnskabelige observationer begyndte allerede i 2011 med en delvis gruppe af antennerne. 20

21 APEX Astronomerne har en anden, supplerende facilitet til millimeter- og submillimeterastronomi ved Chajnantor: Atacama Pathfinder Experiment (APEX). 12-meter teleskopet er baseret på en prototype af ALMA-antennerne, og det drives ved ALMA-observatoriet. APEX var i brug i mange år før ALMA, og nu da den større gruppe er færdigbygget, har APEX en vigtig kortlægningsrolle. Astronomerne bruger APEX til at studere forholdene inde i molekylære skyer, såsom dem der findes i Oriontågen eller i Skabelsens Søjler i Ørnetågen. De har fundet kuliltegas og komplekse organiske molekyler såvel som elektrisk ladede molekyler, der indeholdt fluor, hvilket aldrig tidligere var set. Disse opdagelser fremmer vores forståelse af de samlinger af stjernetåger, hvor nye stjerner fødes. APEX er et samarbejde mellem Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Onsala Space Observatory og ESO. Teleskopet drives af ESO. Det følger i hælene på det svensk ESO Submillimetre Telescope (SEST), som har opereret ved La Silla fra 1987 til 2003 i samarbejde mellem ESO og Onsala Space Observatory. ESO/Digitized Sky Survey 2 Et APEX-billede af stjernedannelse i Oriontågen. APEX i måneskin. ESO/B. Tafreshi (twanight.org) 21

22 E-ELT Ekstremt store teleskoper bliver verden over anset som en af de højeste prioriteter i jordbaseret astronomi. De vil fremme astrofysisk viden umådeligt da de muliggør detaljerede studier af emner, der inkluderer planeter omkring andre stjerner, de første objekter i universet, sorte huller med enorme masser samt typebestemmelse og fordelingmørkt stof og mørk energi, der dominerer universet. Det revolutionerende European Extremely Large Telescope (E-ELT) kommer til at have et 39-meter hovedspejl og vil være det største optiske/nærinfrarøde teleskop i verden: verdens største øje mod himlen. E-ELT vil være større end alle nuværende optiske forskningsteleskoper tilsammen, og det vil kunne indsamle 13 gange så meget lys som det største optiske teleskop i dag. E-ELT vil kunne korrigere for atmosfæriske forstyrrelser fra sin begyndelse, hvorved det kan levere billeder, der er 16 gange skarpere end dem fra Hubble Space Telescope. Det har et helt nyt fem-spejlsdesign, og hovedspejlet består af 798 sekskantede segmenter, hver 1,4 meter på tværs men med en tykkelse på kun 5 centimeter. Med en planlagt åbning i 2023 vil E-ELT kaste sig over nogle af vor tids største videnskabelige udfordringer og sigte efter at være først med en række bemærkelsesværdige opdagelser, fx; at opspore Jord-lignende planeter omkring andre stjerner i den beboelige zone, hvor liv kan eksistere en af de Hellige Graler inden for moderne observationel astronomi. Teleskopet vil også udføre stellar arkæologi ved at studere gamle stjerner og stjernepopulationer i nære galakser, såvel som at give grundlæggende bidrag til kosmologien ved at måle forholdene i de første stjerner og galakser samt at undersøge mørkt stof og mørk energi. Udover dette planlægger astronomerne også at finde noget uventet nye og uforudsete spørgsmål bliver med sikkerhed stillet efter E-ELTs opdagelser. 22

23 Dette billede viser Cerro Armazones om natten, stedet hvor det fremtidige European Extremely Large Telescope skal ligge. Adskillige testsegmenter af E-ELTs gigantiske hovedspejl gennemgår for øjeblikket kontrolforsøg tæt på ESOs hovedkvarter i Garching, Tyskland. En kunstners illustration af det fremtidige E-ELT. 23

24 Tre planeters dans over La Silla. Over de runde teleskopkupler åbenbarede tre af solsystemets planeter sig efter solnedgang, mens de var i færd med deres kosmiske dans. Jupiter øverst, Venus nede til venstre, Merkur nede til højre. 24

25 La Silla La Silla-observatoriet, der ligger 600 kilometer nord for Santiago i Chile og 2400 meter over havets overflade, har været en af ESOs højborge siden 1960 erne. ESO driver stadig to af de bedste 4-meter teleskoper i verden, hvilket gør at La Silla kan opretholde sin position som et af de mest videnskabeligt produktive observatorier i verden. 3,58-meter teleskopet New Technology Telescope (NTT) banede vej for nye metoder inden for ingeniørkunst og design af teleskoper. Det var det første teleskop i verden, der havde et computerstyret hovedspejl (aktiv optik), en teknik udviklet af ESO og nu anvendt på VLT og de fleste af verdens nuværende store teleskoper. På La Silla har ESOs 3,6-meter teleskop været i drift siden Efter betydelige opgraderinger er det endnu i front blandt 4-meter-klasse teleskoperne på den sydlige hemisfære. Det er hjemsted for verdens førende exoplanetjæger: HARPS, en spektrograf med uovertruffen præcision. Infrastrukturen på La Silla bruges også af mange af ESOs medlemslande til udvalgte projekter, såsom det schweiziske 1,2-meter Leonhard Euler teleskop, gammaglimtjægerne Rapid Eye Mount (REM) og TAROT (Télescope à Action Rapide pour les Objets Transitoires hurtigtbevægende teleskop til kortvarige objekter), såvel som teleskoper til mere generelle formål som 2,2-meter MPG/ESO og det danske 1,54-meter teleskop. 67-million pixel-instrumentet Wide Field Imager på 2,2-meter MPG/ESO har taget mange spektakulære billeder af himmelobjekter, nogle af dem er blevet ikoner i sig selv. ESO/Y. Beletsky 25

26 Fra Ide til Artikel: Datastrømmen Driften af ESO-teleskoperne udgør en smidig proces, der starter, når astronomerne indleverer beskrivelser af foreslåede observationsprojekter, som skal forsøge at undersøge specifikke videnskabelige problemstillinger. Forslagene gennemses af eksperter fra det astrofysiske miljø, og de godkendte projekter oversættes til detaljerede beskrivelser af, hvilke observationer der skal foretages. Observationerne udføres derefter ved teleskopet, og de indsamlede data bliver med det samme gjort tilgængelige for det pågældende forskerhold. De videnskabelige observationer og deres tilhørende kalibreringsdata bliver også brugt af ESOs forskere til at holde opsyn med kvaliteten af data og instrumenternes opførsel for at sikre at deres præstation altid lever op til specifikationerne. Hele denne proces beror på den uafbrudte overførsel af information mellem observatorierne i Chile og ESOs hovedkvarter i Garching, Tyskland. Alle de videnskabelige data og kalibreringsdata, der indsamles, opbevares i ESOs Science Achive Facility. Dette indeholder den komplette optegnelse og beskrivelse af alle observationer lavet siden Very Large Telescopes driftstart på Paranal samt interferometeret og kortlægningsteleskoperne VISTA og VST. Det indeholder også observationer lavet med teleskoperne ved La Silla og med APEX submillimeter-radioteleskopet på Chajnantor. Observationer, der opbevares i arkivet, bliver typisk gjort offentligt tilgængelige et år efter, de blev lavet, så andre forskere kan bruge dem. Den traditionelle måde at observere på er, at astronomerne bliver tildelt bestemte datoer, hvor de skal rejse til teleskopet for selv at udføre deres observationer, hvor de assisteres af observatoriets eksperter. Dette kaldes for gæstebesøg, og det muliggør, at astronomerne kan tilpasse deres observationsstrategier efterhånden som resultaterne indhentes og til de samtidige atmosfæriske forhold. Men der kan ved tildelingen af observationstid ikke garanteres, at de nødvendige observationsforhold vil være til stede. ESO har udviklet en alternativ ordning af serviceobservation, hvori observationerne, der er fuldt beskrevet af astronomerne, der foreslog dem, planlægges fleksibelt ved teleskopet og kun udføres, når forholdene er passende. Enhver foruddefineret observation specificerer således de acceptable forhold, hvorunder den kan laves for at den kan opfylde sit videnskabelige mål. Selvom denne fleksible ordning ikke tillader astronomerne at bestemme observationsstrategien i realtid, har den mange fordele, og disse fordele har gjort, at serviceobservation er den foretrukne model for 70% af VLTs brugere. Datacentret ved ESOs hovedkvarter i Garching bei München, Tyskland, som opbevarer og distribuerer data fra ESOs teleskoper. 26

27 Partnerskaber Kernen af ESOs mission er at fremme samarbejde inden for astronomi, og ESO har spillet en vigtig rolle i at skabe et europæisk videnskabeligt område inden for astronomi og astrofysik. ESO medlemslandenes flag på platformen ved Very Large Telescope. Hvert år bruger tusinder af astronomer fra medlemslandene og andre lande, data, indsamlet af ESOs observatorier, til deres forskning. Astronomerne danner ofte internationale forskningshold med medlemmer fra forskellige lande, og deres resultater bliver publiceret i mange hundrede videnskabelige artikler hvert år. ESO har et omfattende stipendieprogram for studerende og unge astronomer, der har opnået en ph.d. grad, og bidrager hermed til mobiliteten af europæiske forskere. Seniorforskere fra medlemslandene og andre lande kan i perioder arbejde som besøgende videnskabsmænd på ESOs faciliteter. Ydermere understøtter ESO et hektisk program af internationale konferencer med temaer om de førende felter inden for astronomisk videnskab og teknologi og yder logistisk støtte til det internationale tidsskrift Astronomy & Astrophysics. For at kunne tilbyde brugerne gradvist bedre astronomiske teleskoper og instrumenter har ESO et tæt samarbejde med et stort antal europæiske højteknologivirksomheder. Europæisk industri spiller en central rolle i realiseringen af ESO projekter. Uden den aktive og entusiastiske deltagelse fra kommercielle partnere fra alle medlemslandene og Chile ville disse projekter ikke kunne lade sig gøre. Inden for teknologiudviklingen fastholder ESO en tæt forbindelse til mange forskergrupper på universiteter i medlemslandene og andre lande. Derfor er astronomer i medlemslandene dybt involveret i planlægningen og realiseringen af videnskabelige instrumenter til nutidige samt fremtidige ESO teleskoper. Udviklingen af instrumenter giver vigtige muligheder for førende nationale forskningscentre, der kan tiltrække mange unge forskere og ingeniører. European Commission og EIROforum tilsagn om at forlænge samarbejdet. Gruppebillede fra konferencen Science from Next Generation Imaging Spectroscopic Surveys. Alvio Renzini ved ESO@50 konferencen der fejrede 50 år med det Europæiske Syd Observatorium. M. McCaughrean (ESA)/ESO 27

28 ESO hovedkvarter Karl-Schwarzschild-Str. 2, Garching bei München, Tyskland Telefon: Fax: [email protected] ESO/T. Preibisch Danish