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!

Genom att skicka det här formuläret så accepterar du Molloms integritetspolicy.

Fler nyheter

Supernovas inre kartlagd

Astronomer har länge velat få klarhet i exakt hur det går till när massiva stjärnor exploderar till supernovor. Och nu har de för första gången, med hjälp av NuStar-teleskopet, kunnat kartlägga vad som händer inne i en stjärna under det sista ögonblicket innan den exploderar i en...

Planeter i massor

Kepler-teleskopet har funnit 715 nya planeter som cirklar runt 305 olika stjärnor. Flera solsystem består av flera planeter, vilket får dem att likna vårt eget. Nästan alla de nyupp­täckta planeterna är mindre än Neptunus. Fyra av dem är mindre än 2,5 jorden och har omloppsbanor inom...

Fet och långsam eller tunn och snabb

Varför vissa spiralgalaxer är runda och buktiga och andra är tunna och platta har länge varit en gåta. Men nu kan forskare vid International Centre for Radio Astronomy Research i Perth i Australien ha knäckt nöten. Enligt dem är det helt enkelt galaxens hastighet och massa som avgör...

Så kokas ett universum ihop

Det behövs ingen jättesmäll för att skapa ett expanderande universum, har forskare vid Wiens tekniska universitet, Harvard, MIT och Edinburghs universitet, kommit fram till.De beskriver i en artikel i den ansedda tidskriften Physical Review Letters hur ett universum skulle kunna skapas...

Rymdentusiaster driver upp tempot

Första bemannade Marsexpeditionen redan om fyra år

På ett eller annat sätt ska vi ta oss till Mars. Så är det tydligen bestämt.
Men tidsperspektiven skiljer sig åt mellan olika planer och projekt. Organisationen Mars One siktar optimistiskt på att etablera en permanent bosättning där redan 2023. Amerikanska rymdstyrelsen Nasa med sin nedskurna budget menar att det dröjer minst tjugo år till det första besöket.
Det privatfinansierade projektet Inspiration Mars tycker att det räcker med fyra år. Redan 2018 ska astronauterna kunna vara på väg – förutsatt att programmet får uppbackning av just Nasa.

Stjärnspäckad katalog

43 647 887 stjärnor innehåller en ny katalog över norra stjärnhimlen som astronomerna Bryan Gaensler och Greg Madsen satt samman av data från den äldre USNO-B-katalogen, med data baserade på fotografier från 1949 och framåt, och Sloan Digital Sky Survey från 2000-talet.Syftet var att se...

Nasa odlar basilika på månen

Framtida månfarare ska inte behöva leva på medhavd färdigmat. Nasa planerar att 2015 börja odla basilika, backtrav och kålrot på månens yta.

200 000 000 000 000 bit

Nasas rymdsond Mars Reconnaissance Orbiter har under sina tio år i omloppsbana kring Mars sammanlagt skickat tillbaka 200 terabit data till jorden.

Dammig alptopp

Den är 1 200 meter lägre än sin tvilling Mont Blanc, inte vidare vacker, alldeles dammig och saknar både glid och vitpudrad topp. Berget Mons Blanc är det högsta berget i Alperna med sina 3 600 meter över månens yta. Jo du läste rätt. Alperna är här den 220 kilometer långa bergskedjan...

Vem var Arthur Williams?

Den brittiske astronomen Arthur Stanley Williams, som levde mellan 1861 och 1938, var egentligen advokat till yrket, men ägnade sig åt astronomi på fritiden. Trots det gjorde han omfattande observationer av planeten Jupiter, vars molnbälten och zoner han började namnge 1898. Han upptäckte...

Galaxtyper

Vilka olika sorters galaxer finns det?

Bisarr asteroid förbluffar forskarna

P/2013 P5 är en asteroid, belägen i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter, med ett mycket besynnerligt beteende – den uppför sig nämligen som en roterande vattenspridare. Men det är inte vatten den sprider utan stoft.Fyndet har gett forskarna huvudbry. Normalt sett syns bara asteroider...

Flytande jättesten i rymden

Amerikanska astronomer har i vårt solsystem funnit ett 650 kilometer fast objekt som trots sin storlek är så poröst att det skulle flyta på vatten. 2002 UX25 befinner sig i Kuiperbältet, bortom Neptunus bana och har en densitet på endast 0,82 gram per kubikcentimeter, alltså 18 procent...

- 272 grader Celsius

har uppmätts i Bumerangnebulosan, vilket gör den till det kallaste kända objektet i universum.

Kepler-78B:

jordens tvilling som inte borde finnas

De som önskar finna liv ute i rymden gläder sig åt att jordlika planeter, det vill säga stenplaneter, visat sig vara vanligt förekommande i vår galax. En av dessa är Kepler-78b som räknas till en ny klass små planeter, ungefär lika stora som jorden, men med en omloppstid på mindre än...

Bredband på månen

Nu kan även astronauter ligga och slösurfa på fritiden. Nasa har blivit bredbandsleverantör och kan i ett första skede leverera överföringshastigheter på 622 megabit per sekund nedströms och 20 megabit uppströms. Nedströms är i det här fallet från den obemannade rymdsonden Ladee...

Meteorit från Mars

År 2011 hittades en meteorit i Saharaöknen. Meteoriten hamnade så småningom hos en samlare i USA där olika forskare fick möjlighet att undersöka den. En av forskarna var Alexander Nemchin, gästforskare på Naturhistoriska riksmuseet, som med hjälp av museets olika mätutrustningar kom...

Plirig sol­förmörkelse

På sin 369:e marsdag bromsade Nasas rover Curiosity in för en stund och riktade kameran rakt uppåt. Ovanför gled den inre av Mars två månar, den potatisliknande Phobos, förbi på låg höjd framför solen. Solförmörkelserna på Mars blir aldrig mer än partiella eftersom månarna är för...

Nyupptäckta asteroidbälte runt Vega kan gömma planeter

Nya planeter runt andra stjärnor upptäcks ständigt. Och i takt med att astronomerna får allt bättre redskap för att kartlägga främmande solsystem hittas nya objekt. Runt Vega, norra stjärnhimlens näst ljusstarkaste stjärna, har forskarna nu funnit vad som tycks vara ett stort...

Jetstråle från döende stjärna

För första gången har astronomer, bland annat från Chalmers, observerat en jetstråle som skickas ut från en döende stjärna. Därmed har de kommit ett steg närmare att kunna förklara hur planetariska nebulosor bildas och vad som händer när stjärnor som solen dör.Planetariska nebulosor...

Sidor