Bookmark and Share

Så fungerar kikare och teleskop

Den första kikaren kom till av en ren slump, men blev början till en utveckling som inom några år kommer att ge oss svaret på hur de första stjärnorna skapades. Följ med oss på en resa från 1600-talets första kikare till 2000-talets rymdteleskop.

Starfire i New Mexico använder laser vid injustering till bästa observationsförhållande.



En kikare är, som alla naturligtvis känner till, ett optiskt instrument som ger en förstorad bild av föremål på avstånd. När detta sker brukar man säga att synvikeln till föremålet ökas (kallas även vinkelförstoring). En nära släkting till kikaren är teleskopet, och den stora skillnaden mellan en kikare och ett teleskop är att den sistnämnda i allmänhet är ett större instrument som används för astronomiskt bruk. Teleskop behöver inte heller vara optiska i alla lägen, och exempel på ett dylikt icke-optiskt teleskop är radioteleskopet.

OLIKA TYPER

Mycket förenklat kan sägas att en kikare består av två linser (eller linssystem) betecknade objektiv och okular. Objektivet riktas mot föremålet man vill betrakta, och okularet vänds mot ögat.

Kikaren har genomgått en enorm utveckling under årens lopp, vilket gör att den förenklade förklaringen inte riktigt räcker till. Det finns nämligen en par olika varianter av kikare. Nedan följer en beskrivning av dessa.

• Galileis kikare: Denna variant kallas ibland även för teaterkikare och den karakteriseras av att den har en negativ lins som okular. Detta ger en rättvänd bild, och en ganska måttlig förstoring (högst ca 4 gånger).
• Keplers kikare: Denna variant kallas ibland även för astronomisk tub eller teleskop och används vid astronomiska observationer. Här består både objektivet och okularet av positiva linssystem, och bilden blir därför omvänd. Detta gör dock inte speciellt mycket med tanke på den här kikartypens användningsområde.
• Prismakikare: I en prismakikare placerar man ett antal prismor mellan objektivet och okularet och får på så sätt en rättvänd bild.
• Terresterkikare: Denna typ av kikare kan beskrivas som en Kepler-kikare där man har placerat en positiv lins mellan objektiv och okular. Bilden blir då rättvänd.

Leviathan byggdes på Irland 1845. Med en spegel på 1,83 meter och en tub som var 15 meter lång, blev teleskopet över 4 ton tungt. Systemet för att elevera teleskopet var mycket komplicerat.


OPTISKA TELESKOP

Att Keplers kikare är den lösning som används i teleskop är en sanning med viss modifikation då det faktiskt finns två olika teleskoplösningar. Den traditionella använder, precis som i fallet med Keplers kikare, enbart linser för att fånga in och förstora upp objekt. Lite förenklat kan denna typ av teleskop kallas för ett refraktorteleskop. Det var exempelvis ett refraktorteleskop som Galilei använde sig av vid sina astronomiska observationer. Konstruktionen har en stor nackdel, och det är att den bryter ljusets våglängder olika mycket, vilket gör att bilden inte blir riktigt rättvisande.

Alternativet till refraktorteleskopet är ett så kallat reflektorteleskop vilket utnyttjar ett system av speglar för att lösa uppgiften. I princip kan man säga att reflektorteleskopet har en parabolisk spegel placerad i teleskopets botten. Spegeln skickar i sin tur sedan vidare ljuset genom ett titthål eller till en iakttagare inuti själva tuben.

RADIOTELESKOP

Refraktorn på US Naval Obervatory är ett historiskt teleskop. Den stod färdig 1877 och det var med denna som MaArsmånarna Deimos och PAhobos upptäcktes.

Refraktorn på US Naval Obervatory är ett historiskt teleskop. Den stod färdig 1877 och det var med denna som MaArsmånarna Deimos och PAhobos upptäcktes.

Det mänskliga ögat kan enbart urskilja en mycket liten del av det elektromagnetiska spektrat. Synligt ljus ligger på våglängder på mellan 400 och 750 nm. Dessutom utsänder eller reflekterar stjärnor och andra himlakroppar inte bara synligt ljus, utan även elektromagnetisk strålning i frekvenser som det mänskliga ögat inte kan uppfatta. I detta ljusspektrum befinner sig bland annat den så kallade radiostrålningen, vilken har en våglängd som ligger på mellan en centimeter och 100 meter. För att det ska vara möjligt att fastställa riktningen till ett himlaobjekt som ska observeras och på så sätt få en skarp bild krävs det att de instrument som ska fånga upp strålningen från objektet har en yta som minst motsvarar strålningens våglängd. Det är här radioteleskopen kommer in i bilden. Med ett dylikt teleskop kan man nämligen observera långvågig elektromagnetisk strålning från astronomiska objekt.

Ett radioteleskop består av en eller flera antenner, samt ett antal mottagare vilka används för att detektera strålningen. Respektive antenn består av en metallparabol och antennen är i många fall monterad på en ställning som gör det möjligt att anpassa riktningen efter himlens rörelse. En enskild antenn kan ge en ganska stor oskärpa i bilden, och för att undvika detta består många radioteleskop av ett antal antenner som genom så kallad interferometri uppnår mycket stor detaljskärpa. Ett dylikt radioteleskop som kombinerar observationer från flera antenner kallas följaktligen för en interferometer. De allra mest avancerade interferometrarna kombinerar observationer från teleskop på flera kontinenter. Detta kallas för långbasinterferometri.

Det finns två olika typer av radioteleskop – styrbara och stationära. Styrbara radioteleskop kan riktas, och är alltså inte lika beroende av var jorden befinner sig just för stunden som stationära radioteleskop. En nackdel med styrbara radioteleskop är att de inte erbjuder lika bra upplösning som de stationära radioteleskopen, och en annan nackdel, främst hos de riktigt stora styrbara teleskopen, är att de riskerar att deformeras av sin egen tyngd. En deformation på enbart några få centimeter kan nämligen göra att upplösningen försämras avsevärt, och det sistnämnda begränsar naturligtvis ett dylikt teleskops storlek.

De stationära teleskopen kan göras mycket stora. Exempelvis saknar denna typ av radioteleskop de motorer som de styrbara teleskopen behöver.

Man kan lätt tro att det finns en inbyggd konkurrens mellan världens styrbara och stationära teleskop, men så är inte fallet. De är snarare komplement till varandra. De styrbara teleskopen kan, tack vare sin förmåga att riktas in mot ett mål, på ett tidigt stadium ge de första mätvärdena, och sedan lämna över till något stationärt teleskop när jordens rotation väl fått något av dessa att placeras i rätt position.

Mount Wilson - Det var här Edwin Hubble fick fram de första bevisen för universums expansion.


TELESKOP I RYMDEN

Jordbaserade teleskop har helt klart begränsningar, och det är främst jordatmosfärens beskaffenhet som sätter en gräns för vad som är möjligt att se. Ett sätt att komma ännu närmare avlägsna stjärnor, planeter och galaxer och samtidigt undvika de brytningsfel och andra problem som jordatmosfären är orsak till är att helt enkelt skicka upp teleskop i rymden. Hubble-teleskopet, som sändes upp 1990, är ett spegelteleskop som utvecklats av NASA och ESA och det erbjuder en ljuskänslighet som sträcker sig från ultraviolett ljus till infrarött (110-2 500 nm). Hubble har under årens lopp skickat tillbaka otroligt många fantastiska bilder av avlägsna galaxer, stjärnor, planeter och andra himlafenomen.

Det rymdbaserade teleskopet kan ställas in otroligt exakt, vilket naturligtvis är ett krav när man ska ta bilder på ljussvaga objekt långt borta. Den största möjliga avvikelsen kan jämföras med tjockleken på ett hårstrå sett på 1,6 kilometers avstånd, vilket är minst sagt imponerande.

Hubble-teleskopets efterträdare är redan utsedd. James Webb Space-teleskopet (JWST) kommer att bli klart i augusti 2011 och innehåller en spegel som är betydligt större än den som idag sitter i Hubble-teleskopet. Det nya teleskopet kommer därmed att vara betydligt mer ljuskänsligt än Hubble, och enligt specifikationerna kommer det att kunna hantera våglängder på mellan 0,6 – 28 mikrometer (från synligt grönt ljus till infrarött ljus). Det kommer därmed att bli möjligt att studera ljuset från de första stjärnorna och galaxerna (se faktarutan).

Fakta: 

Ordlista

  • Brännvidd = Avståndet mellan huvudpunkt och brännpunkt i ett avbildande optiskt system. Brännvidden kan även beskrivas som skalfaktorn mellan ett avlägset föremåls synvinkel på ingångssidan och storleken av föremålets bild på utgångssidan av ett avbildande optiskt system.
  • Interferometer = Ett radioteleskop som kombinerar observationer från flera antenner.
  • Långbasinterferometri = Den allra mest avancerade formen av interferometri där man kombinerar observationer från radioteleskop på flera kontinenter.
  • Strålgång = ljusets väg genom kikaren eller teleskopet.
  • Vinkelförstoring = den förstoringseffekt som uppstår i en kikare eller ett teleskop. Brukar även beskrivas som att synvinkeln till föremålet ökas.
Hur beräknas förstoringen?

En kikares eller ett teleskops förstoring (dvs. vinkelförstoringen) är normalt sett densamma som kvoten av inträdespupill och utträdespupill. Den förstnämnda är den öppning som begränsar ljusflödet in i kikaren eller teleskopet, medan den sistnämnda är genomskärningen av ljusknippet vid utträdet genom okularet.

Hur studerar man stjärnor?
För att det ska vara möjligt att se de allra första stjärnornas och galaxernas tillkomst måste vi titta långt ut i rymden för att på så sätt kunna se bakåt i tiden. Det tar nämligen lång tid för ljuset att färdas därifrån hit, vilket alltså gör att ju längre ut i rymden vi tittar, desto längre bak i tiden kommer vi. Vi vet idag att universum expanderar konstant. Detta gör att objekt rör sig snabbare från oss ju längre ut i rymden vi kommer. Ett annat intressant fenomen i det här sammanhanget är att ljuset i den här processen växlar mer och mer till den infraröda delen av ljusspektrat. Av denna anledning krävs avancerade infraröda teleskop och instrument för att kunna observera exempelvis de tidigaste stjärnorna.

FRÅGA ALLT OM VETENSKAP!

Fler nyheter

Mörk materia i Vintergatans inre

I universum tros mörk materia utgöra ungefär fem gånger så mycket massa som den synliga materian som består av atomer. Vad den mörka materian skulle utgöras av är det ingen som vet och några helt oomtvistade observationer av mörk materia har heller aldrig gjorts, trots att universum...

Kan man gå på Pluto?

Dvärgplaneten Pluto har så vitt vi vet en kärna av sten, en mantel av is och en yta som huvudsakligen består av fruset kväve, med små mängder metan, kolmonoxid och andra föroreningar. Även om Plutos yta är isig är den med andra ord fast och går därför utmärkt att gå på.För den...

Unikt solsystem ståtar med jättelikt ringsystem

En planet med ett ringsystem, som storleksmässigt får Saturnus ringar att verka fjuttiga, har påträffats runt en mycket ung sollik stjärna, 420 ljusår bort, i stjärnbilden Kentauren. Själva upptäckten gjordes redan 2012, men nya analyser visar på hur enormt ringsystemet är.Diametern på...

Gammal i rymden

Att under längre tid leva i tyngdlöshet eller under förhållanden med låg gravitation kan få kroppens immunsystem att åldras i förtid, visar ny forskning i The FASEB Journal. Möss som levde i låg gravitation uppvisade samma förändringar i produktionen av B-lymfocyter (en sorts vita...

Hur kan galaxer kollidera?

Det verkar egendomligt att galaxer kan kollidera när allt i universum utvidgas. Kan ni bringa reda i detta?

Forskare på Mars

Det lär dröja innan någon jordbo sätter sin fot på Mars, men redan i år kan de första människorna få börja jobba på den röda planeten – utan att vara där på riktigt. Nasa ­håller nämligen på att till­­sammans med ­Microsoft utveckla en mjukvara som ska gå under namnet...

Solförmörkelser:

När solen försvinner

När månen befinner sig mellan oss och solen kan skuggan från den träffa jorden. Har du då turen att befinna dig på en plats där månskuggan passerar så får du vara med om ett av de mest spektakulära skådespel som kan upplevas på vår planet – en total solförmörkelse.
Det är ett naturfenomen som fascinerat människor i alla tider.

Magnetgalax

Det ser kanske ut som en närbild av en impressionistisk van Gogh-tavla men det är en helt unik bild av strukturen på Vintergatans magnetfält tagen av det europeiska rymdteleskopet Planck. Linjerna visar formen på magnetfältet och färgerna vår galax temperatur, där mörkblått är kallast...

Bildas planeter utifrån stjärnor?

Det går inte att säga att en stjärna är direkt ansvarig för bildandet av de planeter som omger den, men däremot bildas planeter ur det material som blir över då en stjärna blir till.Nyligen fångade teleskopet Alma i Atacamaöknen i Chile den första detaljerade bilden av en så kallad...

Möjliga hav på superjordar

För att liv såsom vi känner det ska kunna existera på andra platser i universum krävs att det finns flytande vatten. Datasimuleringar gjorda på Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics tyder på att det är fullt möjligt att finna hav på så kallade superjordar, det vill säga...

Långt hemifrån

Det här perspektivet på jorden taget från den kinesiska obemannade rymdsonden Chang’é 5 T1 ger en lätt svindel. Sondens åtta dagar långa resa runt månens baksida och tillbaka till jorden igen var en förberedelse och ett test inför den planerade månlandningen år 2017 där den likaså...

Asteroider nedvärderas

Asteroider har under mer än ett sekel ansetts bestå av rester från solsystemets födelse. Men det kan vara fel. Enligt en artikel i Nature kan asteroidernas små byggstenar, kondruler istället vara biprodukter från våldsamma kollisioner mellan månstora planeter i vardande. Hettan som...

Vi pratar med Andy Weir

som skrivit boken "Ensam på Mars" som kommer ut på svenska den 25 mars.

Organiskt material på Mars

Kanske fanns det ändå en gång i tiden liv på Mars. Nya fynd ger möjligen ett visst stöd för det. Under en 20-månadersperiod uppmätte Mars-rovern Curiosity vid upprepade tillfällen en tiofaldig ökning av metan i luften runt omkring sig. Att ökningen av gasen var tillfällig och så...

Asteroid på väg mot jorden

Den 26 januari kan det vara läge för alla med stjärnkikare eller andra starka kikare att rikta sin utrustning mot himlen. Då passerar nämligen den cirka 0,5 kilometer stora asteroiden 2004 BL86 med astronomiska mått svindlade nära jorden. Men lugn, det finns inte någon som helst anledning...

Kometmusik

När Philae landade på kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko i november 2014 började massvis med människor plötsligt att lyssna på Aerosmiths låt I don’t want to miss a thing på Spotify. Under det stora meteoritnedslaget över Ryssland i februari 2013 likaså. Ja, nästan varje gång en komet...

3D-debut i rymden

Nasa har tillsammans med 3D-företaget Made in space skrivit ut ett föremål med 3D-skrivare på den internationella rymdstationen ISS. Det första 3D-printade föremålet i rymden blev kanske inte så värst spektakulärt - en namnskylt med Nasa och Made in space i relief. Syftet med...

Exploderande universum

Om nu universum expanderar som alla tycks tro, så borde det bli allt tommare i mitten. Tänker man sig en explosion i en säck med ris, så har ju riskornen spritt sig långt bort från centrum.

Skitsnabba rymdraketer

Att ha en torrtoa på landet som man måste tömma behållaren på då och då är ju en sak men vad gör man med skiten om man skulle befinna sig på en rymdstation på månen? Hittills på rymdfärjor och rymdstationen ISS har man antingen låtit vakuumtorka avföringen och tagit med den...

Konstiga saker i rymden

Sedan rymdsonderna Pioneer 10 och 11 skickades ut i rymden 1972 med sin aluminiumplatta med en bild på en naken kvinna och en naken vinkande man som skulle ge utomjordingar en bild av mänskligheten har det som sänts ut i rymden blivit allt mer udda. Vad sägs om: en bit av dinosaurie, en...

Sidor