Með því að þenja sjónsvið okkar langt út fyrir hugarflug forfeðranna
vísa þessi undraverðu tæki, sjónaukarnir, veginn í átt að dýpri og
fullkomnari skilningi á náttúrunni. - René Descartes, 1637
Um árþúsundir hefur mannkynið horft upp í seiðandi næturhimininn
án þess að bera skynbragð á stjörnurnar í Vetrarbrautinni okkar sem aðrar sólir
eða milljarða systurvetrarbrauta sem fylla aðra hluta heimsins
eða hvernig við erum aðeins örlítill depill í
13,7 milljarða ára sögu alheimsins.
Þegar augu okkar voru einu sjóntækin áttum við enga möguleika á
að finna sólkerfi umhverfis aðrar stjörnur, eða komast að því
hvort líf væri að finna annars staðar í alheiminum.
Nú erum við komin áleiðis við að skýra mörg
undur alheimsins á tímum sem segja má að séu
gullöld uppgötvana í stjörnufræði.
Ég er Dr. J og leiði ykkur í sannleikann um sjónaukann -
hið undraverða tæki sem hefur opnað alheiminn upp á gátt
fyrir mannkynið.
HORFT TIL HIMINS 400 ára saga uppgötvana með sjónaukanum
1. Ný sýn á himininn
Fyrir fjórum öldum, árið 1609, gekk maður út
á akra í grennd við heimili sitt.
Hann beindi heimagerðum sjónauka sínum í átt að tunglinu, plánetunum og stjörnunum.
Hann hét Galileó Galilei.
Stjörnufræðin varð aldrei söm eftir þetta.
Nú, 400 árum eftir að Galileó beindi fyrst sjónauka í átt til himins
nota stjörnufræðingar risavaxna spegla á fjarlægum fjallstindum til þess að kanna himininn.
Útvarpssjónaukar safna ógreinilegu tísti og hvískri utan úr geimnum.
Vísindamenn hafa jafnvel sent sjónauka út í geim
langt út fyrir truflandi áhrif lofthjúpsins.
Og útsýnið hefur verið stórkostlegt!
Reyndar fann Galileó ekki upp sjónaukann.
Þann heiður á Hans Lipperhey, tiltölulega lítt þekktur
hollensk-þýskur sjóntækjafræðingur.
En Hans Lipperhey notaði aldrei sjónaukann til þess að gá til stjarna.
Þess í stað hélt hann að uppgötvun sín myndi helst gagnast
sæfarendum og hermönnum.
Lipperhey var frá Middelburg sem þá var stór verslunarborg
í hinu nýstofnaða Hollenska lýðveldi.
Árið 1608 uppgötvaði Lipperhey að þegar horft er á fjarlægan hlut
í gegnum kúpta og íhvolfa linsu, stækkar hluturinn ef
linsurnar eru staðsettar í réttri fjarlægð hvor frá annarri.
Sjónaukinn var fæddur!
Í september 1608 sýndi Lipperhey uppgötvun sína
hollenska prinsinum Maurits.
Hann hefði ekki getað valið betra augnablik því
á þessum tíma var Holland flækt í
80 ára stríðið við Spánverja.
Hinn nýuppgötvaði sjónauki gat stækkað hluti og komið upp um
óvinaskip og hersveitir sem voru of fjarlægar til þess að sjást
með berum augum.
Sem sagt, mjög gagnleg uppgötvun!
En hollenska ríkistjórnin veitti Lipperhey aldrei einkaleyfi á sjónaukanum.
Ástæða þess var að aðrir kaupmenn gerðu einnig tilkall til uppgötvunarinnar
einkum keppinautur Lipperheys, Sacharias Janssen.
Deilan var aldrei útkljáð.
Enn þann dag í dag er nákvæmur uppruni sjónaukans sveipaður dulúð.
Ítalski stjörnufræðingurinn Galileó Galilei, faðir nútíma eðlisfræði
heyrði af sjónaukanum og ákvað að smíða eigin sjónauka.
Fyrir um tíu mánuðum barst það mér til eyrna að tiltekinn
Flæmingi hefði smíðað fjarsjá en með hjálp hennar verða sýnileg fyrirbæri
þótt fjarlæg séu, auðveldlega sjáanleg
sem væru þau rétt hjá.
Galileó var mesti vísindamaður síns tíma.
Hann studdi eindregið hina nýju heimsmynd
pólska stjörnufræðingsins Nikulásar Kópernikusar sem varpaði fram þeirri hugmynd að
jörðin snerist um sólina, en ekki öfugt.
Út frá því sem hann hafði heyrt um hollenska sjónaukann
smíðaði Galileó eigin sjóntæki.
Þau voru af miklu meiri gæðum.
Að lokum, með því að leggja í mikla vinnu og kostnað, tókst mér
að smíða handa sjálfum mér svo fullkomið tæki að
hlutir sem sjást í því virðast nánast þúsund
sinnum stærri en með berum augum.
Það var kominn tími til þess að reyna sjónaukann á himninum.
Ég er orðinn sannfærður um að yfirborð
tunglsins er ekki slétt, einsleitt og með hárnákvæma kúlulögun
eins og margir heimspekingar halda
heldur ójafnt, hrjúft og þakið holum og nibbum
ekki ósvipað yfirborði jarðar.
Landslag með gígum, fjöllum og dölum.
Heimur áþekkur jörðinni okkar!
Fáeinum vikum síðar, í janúar 1610, skoðaði Galileó Júpíter.
Rétt hjá reikistjörnunni sá hann fjóra ljósdepla sem breyttu
stöðu sinni á himninum á hverri nóttu ásamt Júpíter.
Þetta var sem hægur, himneskur ballett tungla sem snerust umhverfis reikistjörnuna.
Ljósdeplarnir fjórir urðu síðar þekktir sem Galileitunglin
við Júpíter.
Hvað fleira uppgötvaði Galileó?
Kvartilaskipti Venusar!
Rétt eins og tunglið, vex Venus og minnkar frá mjórri sigð
upp í heila skífu og aftur til baka.
Furðuleg útskot á báðum hliðum Satúrnusar.
Svartir blettir á yfirborði sólarinnar.
Og að sjálfsögðu stjörnurnar.
Þúsundir þeirra, jafnvel milljónir.
Hver um sig of dauf til þess að sjást með berum augum.
Það var eins og augu mannkyns hefðu skyndilega opnast.
Fyrir utan beið alheimurinn könnunar.
Fréttir af sjónaukanum breiddust eins og eldur í sinu út um alla Evrópu.
Við hirð Rúdolfs II keisara í Prag bætti Jóhannes Kepler
hönnun tækisins.
Í Antwerpen teiknaði hollenski kortagerðarmaðurinn Michael van Langren
fyrstu áreiðanlegu kortin af tunglinu sem sýndu það sem hann hélt að væru
meginlönd og höf.
Ríkur bruggari í Póllandi, Jóhannes Hevelíus að nafni, smíðaði
risastóran sjónauka í stjörnustöð sinni í Gdansk.
Stjörnustöðin var svo stór að hún náði yfir þrjú húsþök!
En bestu tækin á þessum tíma voru sennilega smíðuð
af Christiaan Huygens í Hollandi.
Árið 1655 uppgötvaði Huygens Títan, stærsta tungl Satúrnusar.
Fáeinum árum síðar leiddu athuganir hans í ljós hringa Satúrnusar
sem Galileó hafði aldrei skilið.
Og síðast en ekki síst sá Huygens dökkar rákir og ljósar
pólhettur á Mars.
Gæti verið líf að finna á þessum fjarlæga og framandi hnetti?
Stjörnufræðingar velta ennþá þessari spurningu fyrir sér.
Fyrstu sjónaukarnir voru allir linsusjónaukar sem notuðu
linsur til þess að safna saman ljósi og beina því í einn punkt.
Seinna leystu speglar linsurnar af hólmi.
Fyrsti spegilsjónaukinn var smíðaður af Niccolò Zucchi
og síðar betrumbættur af Isaac Newton.
Á síðari hluta 18. aldar voru stærstu speglar í heiminum
smíðaðir af William Herschel, organista sem varð stjörnufræðingur
og starfaði ásamt systur sinni Caroline.
Í húsi þeirra í Bath í Englandi helltu systkinin rauðglóandi
málmbráð í mót og þegar hún hafði kólnað
slípuðu þau yfirborðið svo það gæti endurvarpað ljósi.
Herschel smíðaði yfir 400 sjónauka á ævi sinni.
Stærsti sjónaukinn var svo stór að hann þurfti fjóra aðstoðarmenn
til þess að toga í mismunandi reipi, hjól og talíur sem voru
nauðsynleg til að fylgja eftir hreyfingum stjarnanna á himninum
en hann færist að sjálfsögðu til vegna snúnings jarðarinnar.
Herschel var eins konar könnuður, hann skannaði himininn og
skráði hjá sér hundruð nýrra geimþoka og tvístirna.
Hann uppgötvaði einnig að Vetrarbrautin hlyti að vera flöt skífa.
Hann mældi jafnvel færslu sólkerfisins innan skífunnar
með því að fylgjast með innbyrðis hreyfingum stjarnanna og plánetanna.
Þann 13. mars 1781 uppgötvaði hann nýja reikistjörnu - Úranus.
Það liðu meira en 200 ár þangað til NASA geimfarið Voyager 2
sendi stjörnufræðingum fyrstu nærmyndirnar af þessari fjarlægu reikistjörnu.
Í frjósömum héruðum Mið-Írlands smíðaði William Parsons
þriðji lávarðurinn af Rosse, stærsta sjónaukann á 19. öld.
Með málmspegli sem spannaði 1,8 metra varð tröllaukinn
sjónaukinn þekktur undir nafninu „Skrímslið frá Parsontown“.
Af og til á heiðskírum tungllausum nóttum sat lávarðurinn við sjónglerið
og sigldi á vit ævintýra í alheiminum.
Til Óríonþokunnar sem nú er þekkt stjörnuverksmiðja.
Áfram til hinnar dularfullu Krabbaþoku sem er leifar sprengistjörnu.
Og Svelgurinn?
Rosse lávarður var fyrstur til þess að sjá stórfenglega þyrillögun vetrarbrautarinnar.
Vetrarbraut, rétt eins og okkar, með margbrotnum dökkum og glóandi gasskýjum
milljörðum mismunandi stjarna, og hver veit -
jafnvel með reikistjörnur eins og jörðina.
Sjónaukinn var orðinn fleyið sem flutti okkur áfram við könnun alheimsins.
2. Stærra er betra
Á næturnar aðlagast augun myrkrinu.
Sjáöldrin breikka og hleypa þannig meira ljósi inn í augun.
Það þýðir að þú getur séð daufari fyrirbæri og daufari stjörnur.
Ímyndaðu þér að sjáöldrin væru einn metri í þvermál.
Þú litir eflaust skringilega út en þú hefðir einnig yfirnáttúrulega sjón!
Sjónaukinn virkar á sama hátt.
Sjónauki er eins og trekt.
Safnlinsan eða -spegillinn safnar ljósi frá stjörnunum og beinir því að auga þínu.
Því stærri sem linsan eða spegillinn er, þeim mun daufari fyrirbæri er unnt að sjá.
Stærðin skiptir því öllu máli.
En hversu stóran sjónauka er hægt að smíða?
Ekkert allt of stóran ef það er linsusjónauki.
Ljósið þarf að ferðast í gegnum safnlinsuna.
En aðeins er hægt að styðja við brún linsunnar.
Ef linsan er of stór verður hún líka of þung og fer að aflagast undan eigin þunga.
Það þýðir að myndin bjagast.
Stærsti linsusjónauki sögunnar var smíðaður árið 1897 við Yerkes stjörnustöðina skammt frá Chicago.
Safnlinsan var rétt rúmur metri að þvermáli.
En sjónaukapípan var hvorki meira né minna en 18 metra löng.
Þegar smíði Yerkessjónaukans lauk höfðu hönnuðir linsusjónauka komist á endastöð.
Viltu enn stærri sjónauka?
Þá þarftu að nota spegla.
Í spegilsjónauka endurvarpar spegill ljósinu í stað þess að það ferðist í gegnum linsu.
Það þýðir að spegillinn getur verið miklu þynnri en linsa og hægt er að styðja við þá aftan frá.
Þannig er hægt að smíða miklu stærri spegla en linsur.
Stórir speglar hófu innreið sína í Suður-Kaliforníu fyrir einni öld.
Í þá daga var Wilsonfjall fjarri mannabyggðum í víðernum San Gabriel fjallgarðsins.
Himinninn var heiður og næturnar dimmar.
Á þessum stað reisti George Ellery Hale fyrstur manna 1,5 metra breiðan sjónauka.
Sjónaukinn var smærri en sjónauki Rosse lávarðs en af mun meiri gæðum.
Og miklu betur staðsettur.
Hale sannfærði viðskiptajöfurinn John Hooker um að fjármagna 2,5 metra breiðan sjónauka.
Mörg tonn af gleri og stáli voru ferjuð upp Wilsonfjall.
Smíði Hooker-sjónaukans lauk árið 1917.
Hann var stærsti sjónauki í heimi um þrjátíu ára skeið.
Eins og risastór fallbyssa sem beið þess að ráðast á alheiminn.
Og það gerði hann svo sannarlega.
Auk geigvænlegrar stærðar nýja stjörnusjónaukans kom fram
ný tækni sem umbylti því hvernig myndirnar voru skoðaðar.
Stjörnufræðingar þurftu ekki lengur að gægjast í gegnum augngler nýja risans.
Þess í stað var ljósinu safnað á ljósmyndaplötur í nokkrar klukkustundir í senn.
Aldrei áður hafði nokkur gægst svo langt út í alheiminn.
Þyrilþokur reyndust uppfullar af ótal stjörnum.
Voru þær hugsanlega víðfeðm stjörnukerfi líkt og Vetrarbrautin okkar?
Í Andrómeduvetrarbrautinni uppgötvaði Edwin Hubble sérstaka tegund stjörnu
sem breytir birtu sinni lotubundið.
Athuganir Hubbles gerðu honum kleift að áætla fjarlægðina til Andrómedu:
næstum milljón ljósár.
Þyrilþokur eins og Andrómeda, voru greinilega stakar vetrarbrautir.
En fleiri ótrúlegar staðreyndir áttu eftir að koma í ljós.
Flestar vetrarbrautirnar reyndust vera að fjarlægast Vetrarbrautina okkar.
Á Wilsonfjalli uppgötvaði Hubble að nálægar vetrarbrautir fjarlægðust rólega
á meðan fjarlægari vetrarbrautir þeyttust burt með miklu meiri hraða.
Hver var niðurstaðan?
Alheimurinn var að þenjast út.
Hooker sjónaukinn gaf vísindamönnum færi á merkustu uppgötvun í stjörnufræði á 20. öld.
Þökk sé sjónaukanum höfum við rakið þróunarsögu alheimsins.
Fyrir um 14 milljörðum ára varð alheimurinn til
í gríðarlegri sprengingu tíma og rúms, efnis og orku sem sem kallast
miklihvellur.
Örsmáar skammtaöldur urðu að stórum flekkum í frumsúpunni.
Úr þessum flekkum mynduðust vetrarbrautir
af öllum stærðum og gerðum.
Kjarnasamruni í kjörnum stjarna framleiddi ný atóm.
Kolefni, súrefni, járn, gull.
Sprengistjörnur þeyttu þessum þungu frumefnum aftur út í geiminn.
Hráefni til myndunar nýrra stjarna.
Og reikistjarna!
Einhvern tíma, einhvers staðar, einhvern veginn þróuðust einföld lífræn efnasambönd í lífverur.
Lífið er eitt af kraftaverkunum í þróunarsögu alheimsins.
Við erum stjörnuryk.
Það er mikilfengleg sýn og stórbrotin saga
sem sjónaukinn hefur fært okkur.
Ímyndaðu þér að án sjónaukans myndum við einungis þekkja sex reikistjörnur
eitt tungl og fáeinar þúsundir stjarna.
Stjörnufræðin væri enn að slíta barnsskónum.
Rétt eins og týndir fjársjóðir hafa fjarlægir staðir í alheiminum laðað fram
ævintýraþrána í okkur.
Prinsar og pótintátar, stjórnmálamenn jafnt sem auðmenn, hafa á sama hátt og vísindamenn
fundið fyrir aðdráttarafli ókunnra djúpa himingeimsins og með sjóntækin
í farteskinu hefur heimur þekkingarinnar vaxið geysihratt.
Hinsti draumur George Ellery Hale var
að reisa tvöfalt stærri sjónauka en fyrirrennarann.
Hér gefur að líta drottningu stjörnufræði 20. aldar.
Fimm metra breiði Hale sjónaukinn á Palomarfjalli.
Yfir fimm hundruð tonna ferlíki jafnvægisstillt af ítrustu nákvæmni
sem hreyfist mjúklega líkt og ballettdansmær.
40 tonna spegillinn sýnir okkur stjörnur sem eru 40 milljón sinnum daufari en augað fær greint.
Lokið var við smíði Hale sjónaukans 1948 sem veitti okkur áður óþekkta sýn til reikistjarnanna
stjörnuþyrpinga, geimþoka og vetrarbrauta.
Gasrisinn Júpíter og fjöldamörg tungl hans.
Hin stórglæsilega Logaþoka.
Daufar gasslæður Sverðþokunnar í Óríon.
En gætu sjónaukarnir orðið enn stærri?
Seint á áttunda áratug tuttugustu aldar reyndu sovéskir stjörnufræðingar fyrir sér í þessu.
Hátt uppi í Kákasusfjöllum reistu þeir Bolshoi Teleskop Azimutalnyi sjónaukann
sem skartaði sex metra breiðum spegli.
Sá sjónauki stóðst því miður aldrei væntingar.
Hann var einfaldlega of stór, of dýr og of erfiður í notkun.
Þurftu sjónaukahönnuðir þá að leggja árar í bát?
Þurftu þeir að segja skilið við draum sinn um að smíða stærri sjónauka?
Hafði saga sjónaukans hlotið ótímabæran endi?
Að sjálfsögðu ekki.
Í dag höfum við 10 metra sjónauka að störfum.
Enn stærri sjónaukar eru á teikniborðinu.
Hvað leysti málið?
Tækninýjungar.
3. Tæknin kemur til bjargar
Rétt eins og bílar líta ekki lengur út eins og Ford T módel þá eru nútíma
stjörnusjónaukar mjög frábrugðnir forverum sínum
eins og 5 metra Halesjónaukanum.
Sjónaukastæðin eru til dæmis miklu minni.
Gamla gerðin er pólstillt þar sem annar ásanna
snýr alltaf samsíða snúningsási jarðarinnar.
Til þess að fylgja eftir hreyfingu himinsins varð sjónaukinn einfaldlega
að snúast um ásinn á sama hraða og jörðin snýst um sjálfa sig.
Einfalt en mjög rúmfrekt.
Nú tíðkast lóðstillt stæði sem eru miklu umfangsminni.
Á svona stæði er sjónaukanum miðað upp í himininn líkt og fallbyssu.
Einungis þarf að velja afstöðuna og hæðina til þess að komast af stað.
Vandinn er að fylgja eftir hreyfingu himinsins.
Sjónaukinn þarf í raun að snúast um báða ásana á mismunandi hraða.
Þetta varð í raun fyrst mögulegt þegar sjónaukar urðu tölvustýrðir.
Það er ódýrara að smíða minna sjónaukastæði.
Það þarfnast minni hvelfingar sem lækkar kostnaðinn enn frekar
og bætir myndgæðin.
Skoðum til dæmis Keck tvíburasjónaukana á Hawaii.
Þrátt fyrir að 10 metra breiðir speglarnir séu tvöfalt breiðari en
spegill Hale-sjónaukans passa þeir samt inn í minni sjónaukahvelfingar
en hvelfinguna á Palomar fjalli.
Sjónaukaspeglar hafa einnig tekið breytingum
Áður fyrr voru þeir þykkir og þungir.
Nú eru þeir þunnir og léttir.
Speglar sem eru margir metrar í þvermál eru steyptir við snúning í risastórum ofnum.
Samt eru þeir innan við 20 sentimetra þykkir.
Flókið burðarvirki kemur í veg fyrir að þunnur spegillinn
falli saman undan eigin þunga.
Tölvustýrðir stimplar og stýribúnaður hjálpa einnig til við að halda speglinum
í fullkominni fleygbogalögun.
Þetta kerfi er nefnt aðlögunarsjóntækni.
Hugmyndin er að vinna á móti og leiðrétta alla aflögun aðalspegilsins
sem á sér stað vegna þyngdarafls, vinds og hitabreytinga.
Þunnur spegill er einnig mun léttari en þykkur.
Þetta þýðir að burðarvirkið, þar á meðal sjónaukastæðið
getur verið mun nettara og léttara.
Og ódýrara!
Þetta er hinn svonefndi 3,6 metra breiði New Technology sjónauki
sem evrópskir stjörnufræðingar létu smíða í lok níunda áratugarins.
Í honum voru prófaðar alls konar tækninýjungar
í sjónaukasmíði.
Sjónaukabyggingin var meira að segja gjörólík dæmigerðum sjónaukahvelfingum.
New Technology sjónaukinn var mjög vel heppnaður.
Það var kominn tími á það að rjúfa sex metra múrinn.
Stjörnustöðin á Mauna Kea er á hæsta fjallinu í Kyrrahafinu
4200 metra yfir sjávarmáli.
Ferðamenn á ströndum Hawaii sleikja sólina og fara á brimbretti.
Hátt uppi í fjöllum þurfa stjörnufræðingar hins vegar að þola kulda
og háloftaveiki þegar þeir reyna að afhjúpa leyndardóma alheimsins.
Keck sjónaukarnir eru meðal stærstu sjónauka í heiminum.
Speglar þeirra eru 10 metrar í þvermál og næfurþunnir.
36 sexhyrndum speglum er raðað upp eins og gólfflísum
og stjórnað af mikilli nákvæmni.
Þetta eru réttnefndir risar sem er eingöngu ætlað að skoða himingeiminn.
Sannkallaðar dómkirkjur vísindanna.
Nótt skellur á Mauna Kea.
Keck sjónaukarnir byrja að safna ljóseindum frá fjarlægum stöðum í alheiminum.
Speglar tvíburasjónaukanna sameinast og verða stærri
en allir sjónaukar sem áður höfðu verið smíðaðir.
Hvað sést í kvöld?
Vetrarbrautir sem rekast saman í milljarða ljósára fjarlægð?
Stjarna í andarslitrunum sem myndar hringþoku?
Ef til vill reikistjarna í öðru sólkerfi þar sem líf gæti verið að finna?
Á Cerro Paranal í Atacama eyðimörkinni í Chile - þurrasta stað í heimi -
er að finna langstærsta stjörnufræðitæki sem smíðað hefur verið:
Europian Very Large Telescope.
Hann er í raun samsettur úr fjórum sjónaukum.
Hver um sig er með 8,2 metra breiðan spegil.
Antu.
Kueyen.
Melipal.
Yepun.
Þetta eru orð Mapuche þjóðflokksins yfir sólina, tunglið, Suðurkrossinn og Venus.
Speglarnir voru mótaðir í Þýskalandi, slípaðir í Frakklandi, sendir til Chile
og fluttir í hægagangi yfir eyðimörkina.
Við sólsetur eru hvelfingar sjónaukans opnaðar.
Ljósi frá stjörnum rignir niður á spegla sjónaukans.
Gerðar eru nýjar uppgötvanir.
Leisigeisli stingst upp í næturhimininn.
Hann varpar gervistjörnu upp í lofthjúpinn
90 km yfir höfði okkar.
Skynjarar mæla hvernig ljós gervistjörnunnar bjagast
vegna ókyrrðar í andrúmsloftinu.
Hraðvirkar tölvur segja því næst til um hvernig sveigjanlegur spegillinn þarf að
breyta lögun sinni til þess að leiðrétta bjögunina.
Í raun stöðvar hann blik stjarnanna.
Þetta kallast aðlögunarsjóntækni og er helsta galdrabrella
nútíma stjörnufræði.
Án hennar væri útsýn okkar til himingeimsins í móðu vegna lofthjúpsins.
Með henni verða myndirnar hins vegar hnífskarpar.
Annað galdratæki er svonefnd víxlmæling.
Hugmyndin gengur út á að beina ljósi frá tveimur aðskildum sjónaukum og
safna því saman í einn punkt en varðveita
bilið á milli ljósbylgjanna.
Ef þetta er framkvæmt af nógu mikilli nákvæmni verður útkoman sú að sjónaukarnir tveir
virka eins og þeir væru hlutar af einum risastórum spegli
sem væri jafnbreiður og fjarlægðin á milli þeirra.
Í raun og veru gefur víxmæling sjónaukanum arnarsjón.
Hún veldur því að litlir sjónaukar geta greint smáatriði
sem mundu einungis sjást í miklu stærri sjónauka.
Keck tvíburasjónaukarnir á Mauna Kea eru reglulega samtengdir
sem víxlmælir.
Í Evrópska risasjónaukanum er hægt að tengja alla fjóra sjónaukana saman.
Til viðbótar við þá eru nokkrir smærri sjónaukar í kring sem geta
slegist í hópinn til þess að skerpa myndina enn frekar.
Fleiri stóra sjónauka er að finna um alla heim.
Subaru og Norður-Gemini á Mauna Kea.
Suður-Gemini og Magellan sjónaukarnir í Chile.
Stóri tvíspeglasjónaukinn í Arizona.
Þeir eru allir byggðir á bestu stöðum sem hægt er að finna.
Hæð og þurrt loft, tærleiki og myrkur.
Augu þeirra eru á stærð við sundlaugar.
Allir eru þeir búnir aðlögunarsjóntækni til þess að vinna gegn truflandi
áhrifum lofthjúpsins.
Stundum ná þeir upplausn á við risavaxinn sjónauka
þökk sé víxlmælingum.
Þetta er það sem þeir hafa sýnt okkur.
Reikistjörnur.
Geimþokur.
Raunverulegar stærðir og bjagaðar skífur nokkurra stjarna.
Kalda reikistjörnu sem snýst umhverfis brúnan dverg.
Risastjörnur sem þeytast í kringum miðjuna á Vetrarbrautinni okkar
vegna þyngdaráhrifa frá risasvartholi.
Við höfum komist talsvert áleiðis síðan á dögum Galileós.
4. Úr silfri í kísil
Fyrir 400 árum, þegar Galileó Galilei vildi sýna öðrum það sem hann
sá í gegnum sjónaukann sinn, varð hann að teikna það upp.
Gígótt yfirborð tunglsins.
Dans tungla Júpíters.
Sólbletti.
Eða stjörnur Óríons.
Hann birti teikningar sínar í lítilli bók sem hann nefndi
Sendiboða stjarnanna.
Þetta var eina leiðin sem hann hafði til að deila uppgötvunum sínum
með öðrum.
Í meira en tvær aldir þurftu stjörnufræðingar einnig að vera listamenn.
Um leið og þeir gægðust í gegnum augnglerin, teiknuðu þeir
nákvæmar myndir af því sem þeir sáu.
Hrjóstrugt landslag tunglsins.
Storma í lofthjúpi Júpíters.
Smágerar gasslæður í fjarlægri stjörnuþoku.
En stundum oftúlkuðu þeir það sem fyrir augu bar.
Dökkar rákir á yfirborði Mars voru taldar vera áveituskurðir
sem bentu til menningarsamfélags á yfirborði rauðu reikistjörnunnar.
Í dag vitum við að áveituskurðirnir voru skynvillur.
Stjörnufræðinga vantaði sárlega hlutlæga aðferð til að varðveita
ljósið sem sjónaukarnir söfnuðu án þess að upplýsingarnar þyrftu fyrst að
flækjast um heila þeirra og út í pennana.
Ljósmyndatæknin kom þeim til bjargar.
Fyrsta daguerreómyndin af tunglinu.
Henry Draper tók hana árið 1840.
Ljósmyndatæknin var innan við 15 ára gömul, en stjörnufræðingar
höfðu þegar áttað sig á byltingarkenndum möguleikum hennar.
En hvernig virkaði ljósmyndunin?
Hinn ljósnæmi hluti ljósmyndaplötunnar innihélt
lítil korn af silfurhalíði.
Lendi ljós á þeim verða þau dökk.
Niðurstaðan var því negatíf ljósmynd af himninum
með dökkum stjörnum á ljósum bakgrunni.
Aðalávinningurinn var sá að hægt er að lýsa ljósmyndaplötu
í margar klukkustundir samfellt.
Þegar horft er upp í næturhimininn með berum augum sem náð hafa að
aðlagast myrkrinu sjást ekki sífellt fleiri
stjörnur þótt horft sé lengur.
Það er aftur á móti hægt með ljósmyndaplötu.
Hægt er að safna saman ljósi samfleytt í margar klukkustundir.
Lengri lýsingartími leiðir því í ljós fleiri og fleiri stjörnur.
Enn fleiri.
Og jafnvel enn fleiri.
Á sjötta áratug tuttugustu aldar var Schmidt sjónaukinn við Palomar stjörnustöðina
notaður til þess að ljósmynda allt norðurhvel himins.
Tæpar 2000 ljósmyndaplötur voru hver um sig lýstar í næstum því klukkustund.
Heill fjársjóður uppgötvana.
Ljósmyndunin breytti stjörnuathugunum í sanna vísindagrein.
Hlutlausa, mælanlega og endurtakanlega.
En silfrið tók sinn tíma.
Þolinmæði var dyggð.
Stafræna byltingin breytti því öllu saman.
Kísill leysti silfur af hólmi.
Dílar komu í stað korna.
Filmur eru jafnvel ekki lengur notaðar í almennum myndavélum.
Þess í stað eru myndir teknar á ljósnæma flögu:
svonefnda CCD myndflögu.
CCD flögur sem stjörnufræðingar nota eru sérstaklega ljósnæmar.
Svo þær verði enn ljósnæmari eru þær kældar langt niður
undir frostmark með fljótandi nitri.
Næstum hver einasta ljóseind er numin.
Það þýðir að lýsingartíminn getur orðið umtalsvert skemmri.
Það sem Palomar stjörnustöðin komst yfir á einni klukkustund
nær CCD myndflaga að fanga á fáeinum mínútum.
Með smærri sjónauka.
Kísilbyltingunni er fjarri því að vera lokið.
Stjörnufræðingar hafa smíðað risastórar CCD myndavélar með
hundruð milljóna punkta upplausn.
En það er fleira í pípunum.
Helsti kostur stafrænna mynda er sá að þær eru jú stafrænar.
Allar myndirnar eru tilbúnar til þess að vera unnar í tölvum.
Stjörnufræðingar nota sérhannaðan hugbúnað til að vinna úr
athugunum sínum.
Með því að teygja og skerpa myndir geta stjörnufræðingar dregið fram daufustu
einkenni stjörnuþoka og vetrarbrauta.
Litastilling eykur og dregur fram smáatriði sem ella
væri nánast útilokað að sjá.
Enn fremur má fella saman nokkrar myndir af sama fyrirbærinu sem
teknar eru í gegnum mismunandi litsíur og útbúa þannig
stórkostlegar ljósmyndir sem sem sem má út mörkin
á milli vísinda og listar.
Þú getur einnig haft hag af stafrænni stjörnufræði.
Aldrei áður hefur verið eins auðvelt að grafa upp og njóta stórfenglegra
ljósmynda af alheiminum.
Með einum músarsmelli má nálgast myndir af alheiminum.
Fjarstýrðir sjónaukar útbúnir næmum ljósmyndaflögum
fylgjast með himninum á hverri nóttu.
Sloan sjónaukinn í Nýju-Mexíkó hefur ljósmyndað
og skrásett meira en hundrað milljón fyrirbæri á næturhimninum
mælt fjarlægðir til milljóna vetrarbrauta og uppgötvað
hundrað þúsund ný dulstirni.
En ein kortlagning dugir ekki.
Alheimurinn tekur sífelldum breytingum.
Halastjörnur koma og fara og skilja eftir sig leifar íss og ryks
á slóð sinni.
Smástirni þjóta framhjá okkur.
Fjarlægar reikistjörnur ferðast umhverfis móðurstjörnu sína
og draga tímabundið úr birtu stjörnunnar.
Sprengistjörnur deyja á sama tíma og stjörnur fæðast annars staðar.
Tifstirni tifa, gammablossar kvikna og svarthol sópa að sér efni.
Til að skrásetja þessa miklu leikþætti náttúrunnar, vilja stjörnufræðingar
helst yfirfara allt himinhvolfið einu sinni á hverju ári.
Eða einu sinni í mánuði.
Eða tvisvar í viku.
Það er í það minnsta metnaðarfullt markmið Large Synoptic Survey sjónaukans.
Verði smíði hans lokið árið 2015 mun þriggja gígapixla myndavélin
opnar nýjan glugga út í alheiminn.
Þessi spegilsjónauki fullnægir sannarlega draumum stjörnufræðinga þar sem hann
ljósmyndar næstum allt himinhvolfið á þriggja nátta fresti.
5. Að sjá hið ósýnilega
Þegar þú hlustar á uppáhalds tónlistina þína greina eyrun
mjög breitt tíðnibil frá dýpstu bassatónum
upp í hæstu tónhæð.
Ímyndaðu þér nú að eyru þín næmu einungis tóna á mjög afmörkuðu
tíðnibili.
Þú myndir missa af stærstum hluta af bestu tónlistinni!
Þetta eru hins vegar aðstæðurnar sem stjörnufræðingar þurfa að glíma við.
Augu okkar eru einungis næm fyrir mjög þröngu
tíðnibili ljósgeisla sem er sýnilegt ljós.
En við erum algerlega blind á alla aðra
rafsegulgeislun.
Samt eru mörg fyrirbæri í alheiminum sem senda frá sér
geislun á öðrum sviðum rafsegulrófsins.
Til dæmis uppgötvaðist fyrir slysni á fjórða áratugnum
að útvarpsbylgjur berast utan úr himingeimnum.
Hluti útvarpsbylgjanna hefur sömu tíðni og uppáhalds
útvarpsstöðin þín, en þær eru daufari og að sjálfsögðu
er ekkert þar að heyra.
Til þess að geta stillt sig inn á útvarpsbylgjur utan úr geimnum þarftu einhvers konar
móttakara: útvarpssjónauka.
Fyrir flestar bylgjulengdir er útvarpssjónaukinn disklaga
Svipað og spegillinn í venjulegum spegilsjónauka.
En vegna þess að útvarpsbylgjur eru miklu lengri en bylgjur sýnilegs ljóss
þarf yfirborð disksins ekki að vera jafnslétt
og yfirborð spegils.
Þetta er ástæðan fyrir því að það er miklu auðveldara að smíða
stóran útvarpssjónauka en stóran sjónauka fyrir venjulegt ljós.
Einnig er miklu auðveldara að nota víxlmælingar í útvarpsstjörnufræði.
Með þeim er hægt að sjá miklu fleiri smáatriði
með því að tengja saman geislun frá tveimur aðskildum sjónaukum, rétt eins og
þeir væru hlutar af sama risastóra disknum.
Very Large Array sjónaukinn í Nýju-Mexíkó er til dæmis samsettur úr
27 aðskildum skermum sem hver um sig er 25 metra breiður.
Hægt er að hreyfa hvern skerm um sig og
í ystu stöðu geta þeir líkt eftir loftnetsdiski
sem væri 36 kílómetrar í þvermál.
En hvernig lítur útvarpsgeislunin frá alheiminum út?
Til þess að byrja með sendir sólin okkar frá sér mjög bjarta útvarpsgeislun.
Sama má segja um miðju Vetrarbrautarinnar.
En það er fleira að sjá.
Tifstjörnur eru mjög þéttar leifar stjarna sem senda frá sér útvarpsbylgjur
í örmjóum geisla.
Þessu til viðbótar snúast þær allt upp í nokkur hundruð
snúninga á sekúndu.
Þannig líta tifstjörnur út eins og geislar frá útvarpsvitum.
Við sjáum stafa frá þeim mjög reglulegum og hröðum
runum af mjög stuttum útvarpsbylgjutifum.
Af þeim draga þær nafn sitt.
Útvarpsuppsprettan Kassíópeia A er í raun
leifar sprengistjörnu sem sást springa á 17. öld.
Kentárus A, Cygnus A og Virgo A eru allar risavetrarbrautir sem
senda frá sér gríðarlega skammta af útvarpsbylgjum.
Hver þessara vetrarbrauta er knúin áfram af risasvartholi í kjarnanum.
Sumar af þessum útvarpsvetrarbrautum og dulstirnum eru svo öflug að
hægt er að greina merki frá þeim í 10 milljarða ljósára fjarlægð.
Þessu til viðbótar er dauft stuttbylgjusuð
sem fyllir allan alheiminn.
Það gengur undir heitinu örbylgjukliðurinn
og er bergmál frá miklahvelli.
Eftirskinið af heitu upphafi alheimsins.
Sérhver hluti rafsegulrófsins hefur sína sögu að segja.
Bylgjur með öldulengd upp á millimetra eða styttri eru notaðar til þess að skoða
myndun vetrarbrauta skömmu eftir upphaf alheimsins og uppruna
stjarna og reikistjarna í Vetrarbrautinni okkar.
Mest af þessari geislun stöðvast hins vegar vegna vatnsgufu í andrúmsloftinu.
Til þess að kanna geislunina þarf að fara hátt upp í þurrt loftslag.
Til dæmis til Llano de Chajnantor.
Í fimm kílómetra hæð yfir sjávarmáli er þessi yfirnáttúrulega háslétta
í norðurhluta Chile byggingarsvæði fyrir ALMA:
Atacama Large Millimeter Array.
Þegar byggingu ALMA lýkur árið 2014 verður hún stærsta
stjörnustöð sem byggð hefur verið.
64 skermar, þar sem hver um sig vegur 100 tonn, munu virka sem einn.
Risaflutningabílar munu dreifa þeim um svæði á stærð við London til þess að
auka við smáatriði í myndinni eða færa þá saman til þess að
ná víðara sjónsviði.
Sérhver færsla verður framkvæmd með nákvæmni upp á millimetra.
Mörg fyrirbæri í alheiminum lýsa einnig á innrauða sviðinu.
William Herschel uppgötvaði innrauða geislun sem einnig er nefnd
hitageislun því að hún streymir frá tiltölulega heitum fyrirbærum,
meðal annars mannslíkamanum.
Það gæti verið að þú kannist betur við innrauða geislun en mætti halda
því að á jörðu niðri er svona geislun notuð í
næturgleraugum og myndavélum.
En til þess að greina daufu innrauðu geislunina frá fjarlægum fyrirbærum þurfa stjörnufræðingar
mjög næm mælitæki sem eru kæld niður í nokkrar gráður
yfir alkuli til þess að bæla niður hitageislun frá tækjunum sjálfum.
Nú eru flestir stórir sjónaukar einnig búnir innrauðum myndavélum.
Þær gera okkur kleift að sjá í gegnum rykský og birta okkur
nýmyndaðar stjörnur inni í skýjunum sem ekki er hægt að sjá í venjulegu ljósi.
Tökum sem dæmi þessa venjulegu mynd af stjörnumyndunarþoku í Óríon.
Glöggt má sjá hve ólík hún er þegar horft er á hana í gegnum
innrauða myndavél.
Það er einnig mjög gagnlegt að geta séð innrauða geislun við rannsóknir á
fjarlægustu vetrarbrautunum.
Nýmynduðu stjörnurnar í ungri vetrarbraut senda frá sér skært útfjólublátt ljós.
Útfjólubláa ljósið þarf síðan að ferðast í milljarða ára um
alheim sem stöðugt þenst út.
Útþenslan teygir á ljósbylgjunum svo að þegar við nemum þær
hafa þær færst alla leið yfir á nær-innrauða sviðið.
Þetta nýtískulega tæki er MAGIC sjónaukinn á La Palma.
Hann skimar yfir himininn í leit að gammageislum,
orkumesta formi geislunar í náttúrunni.
Sem betur fer sleppa banvænir gammageislar ekki í gegnum
lofthjúp jarðar.
Þeir skilja á hinn bóginn eftir sig slóð sem stjörnufræðingar geta rakið.
Eftir að þeir rekast á lofthjúpinn mynda þeir flóð
orkumikilla agna.
Þær framkalla síðan daufan bjarma sem MAGIC getur séð.
Hér er Pierre Auger stjörnustöðin í Argentínu.
Hún virðist ekki einu sinni líta út fyrir að vera sjónauki.
Pierre Auger er sett saman úr 1600 mælum sem dreift er yfir 3000
ferkílómetra svæði.
Þeir safna agnaflóðinu frá geimgeislum sem berast frá fjarlægum sprengistjörnum
og svartholum.
Og hvað með fiseindasjónauka sem eru í námum djúpt í jörðu eða undir
yfirborði sjávar eða í ísnum á Suðurskautinu?
Geta þeir einnig kallast sjónaukar?
Af hverju ekki?
Þeir kanna himingeiminn jafnvel þótt þeir safni ekki upplýsingum frá
rafsegulrófinu.
Fiseindir eru örfínar agnir sem myndast í sólinni
og sprengistjörnum.
Þær mynduðust meira að segja í sjálfum miklahvelli.
Ólíkt öðrum öreindum geta fiseindir komist í gegnum
efni, ferðast á næstum því ljóshraða og þær hafa enga rafhleðslu.
Þótt erfitt geti reynst að rannsaka þessar eindir er nóg til af þeim.
Á hverri sekúndu fara 50 trilljón fiseindir frá sólinni
í gegnum líkama þinn.
Loks hafa stjörnufræðingar og eðlisfræðingar sameinast um að smíða
þyngdarbylgjunema.
Þessir sjónaukar skoða hvorki geislun né fanga eindir.
Þess í stað mæla þeir örlitlar gárur í tímarúminu -
hugtak sem spáð var fyrir um í afstæðiskenningu Albert Einstein.
Með ótrúlega fjölbreyttum tækjakosti hafa stjörnufræðingar opnað heim
alls rafsegulrófsins og komist jafnvel enn lengra.
Sumar athuganir er þó einfaldlega ekki hægt að framkvæma á jörðu niðri.
Hvert er svarið við því?
Geimsjónaukar.
6. Handan jarðarinnar
Hubble geimsjónaukinn.
Langþekktasti sjónauki sögunnar.
Og skal engan undra.
Hubble sjónaukinn hefur gerbreytt mörgum sviðum stjarnvísinda.
Raunar er spegill Hubble sjónaukans heldur lítill á nútímamælikvarða.
Hann er aðeins um 2,4 metrar í þvermál.
En staðsetning hans er einfaldlega einstök.
Handan við þokukenndan lofthjúpinn hefur hann óvenju
skarpa sýn á heiminn.
En auk þess getur Hubble sjónaukinn séð útfjólublátt og innrautt ljós.
Sjónaukar niðri á jörðu geta ekki séð þessa geislun þar sem
andrúmsloftið skyggir á hana.
Myndavélar og litrófsmælar, sumir á stærð við símaklefa
rannsaka í þaula og skrásetja ljós frá fjarlægum lendum alheimsins.
Líkt og sjónaukar á jörðu niðri er Hubble sjónaukinn uppfærður af og til.
Geimfarar þjónusta hann í geimgöngum.
Laskaðir hlutar eru endurnýjaðir.
Og eldri tæki eru leyst af hólmi með nýrri og
nútímalegri tækni.
Hubble sjónaukinn er orðinn að aflstöð stjörnuathugana.
Og hann hefur gjörbreytt skilningi okkar á alheiminum.
Með haukfránni sjón, hefur Hubble sjónaukinn fylgst með árstíðaskiptum á Mars
árekstri halastjörnu við Júpíter
hringum Satúrnusar á rönd
og jafnvel yfirborði hins agnarsmáa Plútó.
Hann hefur afhjúpað æviferil stjarna, frá fæðingu þeirra og bernsku
í fóstri rykmettaðra gasskýja, allt til endaloka þeirra:
sem fíngerðra þoka sem þenjast hægt út í geiminn frá deyjandi stjörnum
eða sem ógurlegra sprengistjarna sem skína jafnvel skærar en vetrarbrautir.
Djúpt í Sverðþoku Óríons, sá Hubble sjónaukinn meira að segja fæðingarstað nýrra
sólkerfa: rykskífur umhverfis nýkviknaðar sólstjörnur sem gætu brátt
safnast saman í reikistjörnur.
Geimsjónaukinn hefur rannsakað þúsundir sólstjarna í gríðarstórum kúluþyrpingum
elstu stjörnueiningum alheimsins.
Og að sjálfsögðu vetrarbrautir.
Aldrei áður hafa stjörnufræðingar séð svo mörg smáatriði.
Mikilfenglegir þyrilarmar, rykský, ofsafengnir árekstrar.
Með löngum lýsingartíma á auðum svæðum himinhvelfingarinnar, komu í ljós
þúsundir daufra vetrarbrauta milljarða ljósára í burtu.
Ljóseindir sem lögðu af stað þegar heimurinn var enn mjög ungur.
Gluggi inn í fjarlæga fortíð sem varpar nýju ljósi á
alheim í sífelldri þróun.
Hubble sjónaukinn er ekki eini sjónaukinn í geimnum.
Þetta er Spitzer geimsjónauki NASA, skotið á loft í ágúst 2003.
Á vissan hátt er hann jafngildur Hubble sjónaukanum á innrauða sviðinu.
Spegill Spitzer sjónaukans er aðeins 85 sentímetrar í þvermál.
En sjónaukinn er í vari bak við hitaskjöld sem hlífir honum
fyrir sólinni.
Skynjarar hans eru faldir í loftþéttri flösku fylltri af helíumvökva.
Þar eru skynjararnir kældir niður í örfáar gráður
yfir alkuli.
Það gerir þá ofurnæma.
Spitzer hefur svipt hulunni af rykugum heimi.
Dökk, ógagnsæ rykský glóa í innrauðu ljósi, þegar þau hitna
innan frá.
Höggbylgjur frá árekstrum vetrarbrauta þyrla upp ryki í hringlaga svæði
og flóðkraftar mynda ný svæði umfangsmikillar stjörnumyndunar.
Ryk verður einnig til eftir endalok sólstjarna.
Spitzer sjónaukinn sýndi að stjörnuþokur og leifar sprengistjarna eru hlaðnar
rykögnum sem eru nauðsynlegar byggingareiningar seinni tíma reikistjarna.
Á öðrum bylgjulengdum innrauðs ljóss, getur Spitzer séð í gegnum rykský
og afhjúpað stjörnurnar inni í þeim, faldar í myrkum kjörnum skýjanna.
Loks hafa litrófsmælar geimsjónaukans rannsakað
andrúmsloft reikistjarna utan okkar sólkerfis - gasrisa eins og Júpíters
sem geysast umhverfis móðurstjörnur sínar á aðeins örfáum dögum.
En hvað með röntgengeisla og gammageisla?
Lofthjúpur jarðar stöðvar þá nánast alfarið.
Svo að án sjónauka í geimnum, væru stjörnufræðingar alveg blindir
gagnvart þessum tegundum geislunar.
Geimsjónaukar sem skoða röntgengeisla og gammageisla, afhjúpa hinn heita
orkuríka og hamslausa heim vetrarbrautaþyrpinga, svarthola
sprengistjarna og vetrarbrautaárekstra.
Það er þó afar erfitt að smíða þá.
Orkurík geislun smígur beint í gegnum venjulega spegla.
Röntgengeislum er aðeins hægt að safna með uppröðuðum spegilskeljum úr skíragulli.
Gammageislar eru svo rannsakaðir með nýtísku opmyndavélum
eða stöflum af sindurnemum sem gefa frá sér örstutta ljósblossa
þegar gammageisli fellur á þá.
Á tíunda áratugnum starfrækti NASA Compton gammageislagervitunglið.
Á þeim tíma, var það stærsta og umfangsmesta vísindagervitungl
sem hafði nokkurn tíma verið skotið upp.
Fullbúin rannsóknarstofa í eðlisfræði úti í geimnum.
Árið 2008 var Compton skipt út fyrir GLAST:
Stóra gammageisla-geimsjónaukann.
Hann mun rannsaka allt á háorkusviði heimsins frá hulduefni
til tifstjarna.
Á meðan hafa stjarnfræðingar tvo röntgensjónauka í geimnum.
Chandra röntgensjónaukinn frá NASA og XMM-Newton sjónaukinn frá ESA
rannsaka báðir heitustu svæði alheimsins.
Svona lítur himininn út á röntgensviðinu.
Útþöndu fyrirbærin eru gasský, hituð upp í milljónir gráða af
þrýstibylgjum í leifum sprengistjarna.
Björtu uppspretturnar eru röntgengeisla-tvístirni: nifteindastjörnur eða
svarthol sem soga til sín efni frá fylgistjörnu sinni.
Þetta heita, innfallandi gas gefur frá sér röntgengeislun.
Eins afhjúpa röntgensjónaukar gríðarlega umfangsmikil svarthol í
kjörnum fjarlægra vetrarbrauta.
Efni sem hringsnýst inn á við verður nógu heitt til að lýsa í röntgensviðinu
rétt áður en það fellur inn í svartholið og úr augsýn.
Heitt en þunnt gas fyllir einnig geiminn á milli vetrarbrauta
í vetrarbrautaþyrpingum.
Stundum verður þetta innra gas fyrir þrýstibylgjum og enn frekari upphitun
vegna árekstra og sameiningar vetrarbrautaþyrpinga.
Gammablossar eru jafnvel enn áhugaverðari sem orkumestu atburðir
í alheiminum.
Þetta eru hamfarasprengingar sem marka endalok gríðarþungra stjarna
sem snúast mjög hratt.
Á minna en einni sekúndu, losnar meiri orka úr læðingi en sólin okkar losar
á 10 milljörðum ára.
Hubble, Spitzer, Chandra, XMM-Newton og GLAST
eru allt fjölhæfir risar.
En sumir geimsjónaukar eru mun smærri og hafa miklu
einbeittari markmið.
Lítið til dæmis á COROT.
Þetta franska gervitungl er ætlað til rannsókna á stjörnuskjálftafræði og
reikistjörnum utan okkar sólkerfis.
Eða Swift gervitunglið frá NASA, sameiginleg röntgen- og gammageislarannsóknarstöð
hönnuð til að afhjúpa leyndardóma gammablossa.
Einnig er vert að geta WMAP, Wilkinson örbylgjukannans.
Eftir að hafa aðeins verið tvö ár í geimnum hafði hann kortlagt
bakgrunnsgeislunina með nákvæmni sem ekki hafði áður sést.
WMAP gaf heimsfræðingum bestu sýn til eins af elstu stigum
alheimsins, fyrir meira en 13 milljörðum ára.
Að opna himingeiminn hefur reynst ein
stórkostlegasta þróunin í sögu sjónaukans.
Hvað kemur næst?
7. Hvað kemur næst?
Í Arizona hefur fyrsti spegillinn verið smíðaður fyrir
Stóra Magellan sjónaukann.
Þetta gríðarstóra tæki verður reist í Las Campanas
stjörnustöðinni í Chile.
Hinum sjö speglum sjónaukans sem hver um sig er vel yfir átta metra í þvermál
verður raðað upp eins og krónublöðum á blómi.
Og saman munu þeir safna meira en fjórfalt meira
ljósmagni en nokkur núverandi sjónauki hefur möguleika á.
Þrjátíu metra Kaliforníusjónaukinn sem ráðgert er að smíða 2015
er líkari tröllvaxinni útgáfu af Keck sjónaukanum.
Hundruð stakra parta mynda gríðarstóran spegil
jafnháan og sex hæða íbúðahús.
Í Evrópu eru teikningar tilbúnar fyrir hinn evrópska Extremely Large Telescope.
42 metra breiður verður spegill hans jafnstór og
ólympíusundlaug - tvisvar sinnum stærri en yfirborð
Þrjátíu metra sjónaukans.
Þessi ferlíki framtíðarinnar, gerð til rannsókna á innrauða sviðinu, verða
öll útbúin næmum tækjum og með aðlögunarsjóntækni.
Þau munu afhjúpa allra fyrstu kynslóð vetrarbrauta
og stjarna í sögu alheimsins.
Enn fremur munu þau ef til vill láta okkur í té fyrstu raunverulegu myndina
af reikistjörnu í öðru sólkerfi.
Í útvarpsstjörnufræði eru 42 metrar smámunir.
Þar eru mörg smærri tæki tengd saman til að líkja eftir
mun stærri viðtaka.
Í Hollandi er Low Frequency Array, eða LOFAR
í smíðum.
Ljósleiðarar munu tengja 30.000 loftnet við miðlæga ofurtölvu.
Þessi frumlega hönnun verður án nokkurra hreyfanlegra hluta, en mun geta horft
í átta mismunandi stefnur samtímis.
LOFAR tæknin mun að öllum líkindum verða notuð við Square
Kilometre Array sem er efst á óskalista
útvarpsstjörnufræðinga.
Hin alþjóðlega sjónaukastæða verður reist í Ástralíu eða Suður-Afríku.
Stórir loftnetsdiskar og smágerð móttökutæki verða tengd saman til að kalla fram
mynd af útvarpshimninum með ótrúlegri nákvæmni.
Og með safnsvæði stærra en einn ferkílómetri, verður
nýja sjónaukastæðan langnæmasta útvarpstæki
sem hefur nokkurn tímann verið smíðað.
Vetrarbrautir í þróun, kröftug dulstirni, tifandi tifstjörnur
engin uppspretta útvarpsbylgja verður óhult fyrir árvökulum augum
Square Kilometre Array.
Tækið mun jafnvel leita að mögulegum útvarpsmerkjum frá
siðmenningu utan jarðar.
En hvað með geiminn?
Eftir fimmtu og síðustu geimförina til að þjónusta Hubble sjónaukann
mun hann verða í notkun fram til 2013 eða þar um bil.
Um það leyti, verður arftaki hans settur á loft.
Sjá, James Webb geimsjónaukinn, innrauð geimrannsóknarstöð
sem nefnd er eftir fyrrum forstjóra NASA.
Þegar hann verður kominn út í geim, mun 6,5 metra samsettur spegillinn opnast
líkt og blóm sem springur út - sjö sinnum næmari
en Hubble sjónaukinn.
Stór sólhlíf heldur sjónglerjunum og lághita
tækjunum í varanlegum skugga sem gerir þeim kleift að vinna við
svo lágt hitastig sem mínus 233 gráður á Celsíus.
James Webb geimsjónaukinn mun ekki snúast um jörðina.
Í staðinn verður hann hafður í 1,5 milljón kílómetra fjarlægð frá
jörðinni okkar, á braut umhverfis sólina.
Fyrir hálfri öld var Hale sjónaukinn á Palomarfjalli
stærsti sjónauki sögunnar.
Núna mun jafnvel enn stærri sjónauki sveima um fjarlægan himingeiminn.
Við getum aðeins gert okkur í hugarlund hvaða spennandi uppgötvanir bíða hans.
Verið viðbúin!
Á meðan dettur hugmyndaríkum verkfræðingum í hug
byltingakenndar útfærslur á nýjum sjónaukum.
Í Kanada hafa vísindamenn smíðað sjónauka með svo kölluðum „fljótandi spegli“.
Í þessari sjónaukagerð endurvarpast ljós stjarnanna ekki frá
gegnheilum spegli heldur frá sveigðu yfirborði kvikasilfurdisks
sem er látinn snúast.
Vegna hönnunar sinnar, er einungis hægt að beina kvikasilfurssjónaukum beint upp
en kosturinn við þá er að þeir eru tiltölulega ódýrir
og auðveldir í smíði.
Útvarpsstjörnufræðingar vilja reisa sjónaukastæðu í anda LOFAR úr litlum
loftnetum, á yfirborði tunglsins, eins langt frá hugsanlegum
uppsprettum truflana á jörðinni.
Hver veit, dag einn gæti jafnvel stór spegilsjónauki verið staðsettur
á fjærhlið tunglsins.
Með notkun geimsjónauka og myrkvaskífa, vonast
röntgenstjörnufræðingar til þess að bæta sjón þeirra margfalt
í framtíðinni.
Þeim gæti jafnvel tekist að mynda sjálfan sjóndeildarhring
svarthols.
Einhvern tímann gæti sjónaukinn svarað einni af stærstu
grundvallarspurningum mannkyns: Erum við ein í heiminum?
Við vitum að það finnast önnur sólkerfi utan okkar.
Okkur grunar að þar megi jafnvel finna reikistjörnur líkar jörðinni
með fljótandi vatni.
En
er einhvers staðar líf að finna?
Að uppgötva reikistjörnur af þessu tagi utan okkar sólkerfis hefur reynst erfitt.
Þær eru oft huldar sýnum stjörnufræðinga vegna hinnar miklu útgeislunar
ljóss frá móðurstjörnum þeirra.
Víxlunarmælar sem skotið er upp í myrkur geimsins, gætu
veitt ný svör.
Um þessar mundir hyggur NASA að verkefni sem kallað er
Terrestrial Planet Finder.
Og í Evrópu eru vísindamenn að hanna Darwin sjónaukastæðuna.
Sex geimsjónaukar munu snúast umhverfis sólu í uppstillingu.
Leysigeislar stjórna fjarlægðinni á milli þeirra upp á nanómetra.
Saman hafa þeir ótrúlega upplausn, og jafna út
ofbirtuna frá fastastjörnunum svo vísindamenn geta raunverulega séð
reikistjörnur svipaðar jörðinni umhverfis aðrar stjörnur.
Því næst munu stjörnufræðingar rannsaka ljósið sem endurkastast af reikistjörnunni.
Það inniheldur litrófslínurit frá andrúmslofti reikistjörnunnar.
Hver veit, eftir 15 ár gætum við uppgötvað ummerki
súrefnis, metans og ósons.
Vegvísa lífsins.
Alheimurinn er uppfullur af heillandi ráðgátum.
Himininn hættir aldrei að hrífa okkur.
Engin furða að hundruð þúsunda stjörnuskoðunaráhugamanna
umhverfis hnöttinn fari út á hverri heiðskírri nóttu til að dást
að alheiminum.
Sjónaukar þeirra eru mun betri en tækin
sem Galileó notaði.
Stafrænar myndir þeirra eru jafnvel betri en ljósmyndir teknar
af atvinnumönnum fyrir aðeins örfáum áratugum.
Leit stjörnufræðinga að skilningi á alheiminum, rannsóknir þeirra
á alheimnum með stjörnusjónaukum, er aðeins 400 ára gömul.
Það eru enn stór ókönnuð svæði úti í geimnum.
Við erum komin vel á veg síðan Galileó hóf að kortleggja himininn
með sjónauka sínum fyrir fjórum öldum.
Enn þann dag í dag horfum við út í alheiminn með sjónaukum
ekki aðeins af jörðu niðri heldur einnig frá víðáttum geimsins.
Vaxtarsproti mannkyns er fólginn í að því er virðist óendanlegri uppsprettu
forvitni og hugvitsemi.
Við erum rétt að hefjast handa við að svara sumum af æðstu
spurningunum sem komið hafa upp.
Við höfum kortlagt yfir 300 reikistjörnur við aðrar sólstjörnur
í vetrarbrautinni okkar og fundið lífrænar sameindir á reikistjörnum
umhverfis fjarlægar stjörnur.
Þessar ótrúlegu uppgötvanir gætu virst hápunkturinn í könnun mannsins
en það stórbrotnasta á án nokkurs vafa, enn eftir að líta dagsins ljós.
Þú getur slegist í hópinn.
Horfðu til himins og njóttu.