Stjärnhimlen kan se tidlös och stilla ut en klar septemberkväll. Så där har den alltid sett ut och kommer alltid att göra det, eller hur? Svar: nej. Bland det till synes statiska stjärnmyllret sjuder kosmos av aktivitet: stjärnor föds och dör, galaxer roterar och svarta hål kolliderar. Vi har bara svårt att se det på grund av vårt korta perspektiv.
Men nu har forskarna fått sig ett mäktigt redskap som ska sätta in det levande universum i helt nya ramar. Ett avancerat nytt observatorium i Chile, beläget högt uppe i Andernas klara luft, under Atacamaöknens molnfria natthimmel.
En ny blick på kosmos
Där som traditionella teleskop har tagit stillbilder av himlavalvet ska Vera C. Rubin-teleskopet filma universum. Med sin 8,4 meters spegel och en bildsensor på 3,2 gigapixel (den största digitalkameran någonsin) kan det täcka en yta motsvarande 50 fullmånar i en enda exponering.
Var tredje natt ska teleskopet återvända till samma himmelsområden och med sin banbrytande digitalkamera skapas en timelapse, en sorts kosmisk film. En där också snabba skeenden som supernovor eller plötsliga utbrott från svarta hål fångas i realtid.
Öppna bildvisare
Kameran i Vera Rubin-teleskopet är stor som en personbil, men ungefär dubbelt så tung. Det skulle krävas hundratals tv-apparater med ultrahög upplösning för att visa en enda av dess bilder. Kamerans sensor måste hållas extremt kall (ungefär –100 °C) för att fungera korrekt. Bild: Todd Mason, Mason Productions Inc. / LSST Corporation
Resultatet blir en ofattbar datamängd: Rubin-teleskopets massiva bildsensor har beräknats generera omkring 60 petabyte under de första tio åren. Det är 500 gånger mer än vad Hubbleteleskopet har producerat på 36 år. All data görs tillgänglig för forskare och amatörer världen över – en ny era för folkvetenskap.
Vem var Vera Rubin?
Det nya teleskopet har fått sitt namn efter astronomen Vera C. Rubin (1928–2016), pionjär i forskningen om mörk materia. Hon växte upp i Philadelphia, byggde sitt första teleskop som tonåring och trotsade ett mansdominerat forskarsamhälle.
När Princeton vägrade anta kvinnliga doktorander i astronomi gick hon till Cornell University, där hon bland annat studerade för Richard Feynman.
Rubin fick kämpa för rätten till observationstid vid stora observatorier, där kvinnor inte ens hade egna toaletter. Det sistnämnda problemet löste Rubin genom att rita en kjol på figuren som markerade en av herrtoaletternas dörrar. ”Nå nu finns det en damtoalett” ska Rubin ha sagt.
Men poängen är att Rubin använde sin observationstid till max, i form av avgörande upptäckter: på 1950-talet visade hennes mätningar att spiralgalaxer roterar på ett sätt som bara kan förklaras om de innehåller enorma mängder osynlig massa.
Öppna bildvisare
När Vera Rubin ville doktorera på Princeton University på 1940-talet fick hon veta att kvinnliga studenter inte antogs till astronomiprogrammet. Men som Rubin själv uttryckte det, ”jag fick lära mig att om en dörr är stängd, får man hitta en annan att gå in genom.” Bild: NOIRLab/NSF/AURA
Vera Rubins forskning bidrog till att mörk materia erkändes som ett av kosmologins största mysterier – i dag uppskattas den stå för 84 procent av all materia i universum.
Ett teleskop med öga för förändringar
Astronomer har länge vetat att stjärnor varierar i ljusstyrka och att vissa exploderar som supernovor. Problemet är att dessa händelser sker snabbt – ofta på några timmar – och tidigare teleskop kunde lätt missa själva dramat.
Rubin-teleskopet löser det här genom att kartlägga hela himlen kontinuerligt med sin mycket vida blick. Som jämförelse: Hubbleteleskopets bildyta motsvarar en pytteliten bråkdel av fullmånens storlek. Rubin-teleskopets sensor plåtar en yta av skyn som motsvarar sjuttio fullmånar.
Vera Rubin-teleskopet skapar alltså mosaiker som täcker enorma fält på himlen. Varje natt identifierar teleskopet tiotals miljoner förändringar och väntas upptäcka omkring 20 miljarder nya objekt bara under sitt första decennium.
De första bilderna: Virgoklustret och tusentals asteroider
I juni i år fick Rubin sitt ”first light” – det festliga ögonblicket då ett teleskop för första gången samlar in stjärnljus. Premiärbilderna visar Virgoklustret, vår närmaste stora samling galaxer, 55 miljoner ljusår bort. Bilden består av över tusen exponeringar och rymmer tiotals miljoner galaxer, var och en med hundratals miljarder stjärnor.
Öppna bildvisare
Två spiralgalaxer i Jungfruklustret (NGC 4301 till vänster och Messier 61 till höger), fotograferade av Vera C. Rubin-observatoriet. Under de första observationerna plåtade Rubin också en mängd asteroider. De syns som trefärgade spår som är utspridda över bilden. Bild: NSF–DOE Vera C. Rubin Observatory
Men teleskopet fångade också något annat, något betydligt närmare: inom tio timmar upptäckte det mer än 2 000 nya asteroider i vårt eget solsystem, varav flera av den jordnära sorten. Sådana vars banor tidvis korsar jordens.
Många av de nyupptäckta rymdstenarna var för små och mörka för att traditionella teleskop kan se dem. Men för Rubin, som registrerar förändring över tid, är det här mammas gata. Rubin-teleskopet väntas på sikt hitta miljontals nya asteroider, inklusive jordnära objekt som potentiellt kan utgöra en risk för vår planet.
Jakten på mörk materia – och planet nio
Vera Rubin-teleskopets viktigaste vetenskapliga uppgift är ändå att kartlägga galaxernas fördelning i kosmos. Det ger forskarna nya nycklar till gåtan om mörk materia, den ”osynliga gravitation” som styr galaxernas rörelser.
Teleskopet kommer också att bidra till studiet av den ännu mer mystiska mörka energin, den okända kraft som får universums expansion att accelerera.
Utöver de kosmiska frågorna finns en gåta i vårt eget solsystem som kan lösas tack vare det nya observatoriet: den mytomspunna ”planet nio”. Om en sådan planet verkligen finns där ute, långt utanför Plutos bana så som vissa rön låter förstå, är chansen stor att Rubin blir det teleskop som hittar den.
Ett levande universum
Summa summarum, för oss ”dagsländor” som blickar upp mot stjärnhimlen kan kosmos som sagt verka stilla och evigt. Men Vera C. Rubin-teleskopet avslöjar något annat: ett universum i ständig rörelse, fullt av explosiva skeenden och dolda krafter.
Under de kommande åren kommer teleskopet inte bara att ge svindlande bilder, utan också förändra vår förståelse av universum i grunden – från närliggande asteroider till de mest avlägsna galaxerna.
Öppna bildvisare
Atacamaöknens stjärnhimmel gnistrar över Rubinobservatoriet på den här bilden. Vera C. Rubin-teleskopet ska skapa en ultravid, ultrahögupplöst tidsserie över det synliga universum. Bild: RubinObs/NSF/DOE/NOIRLab/SLAC/AURA/W. O’Mullane
Och på grund av den oerhörda mängden data som Rubin spottar ut räcker inte ens superdatorernas och den artificiella intelligensens kapacitet till för att bena ut allt material. Därför är datan öppen för alla som vill vara med och avslöja universums hemligheter, inklusive dig och mig.
Så vad säger ni? Vem är med?