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

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...

”Star Trek-sköld” skyddar jorden

Jorden står under ett ständigt bombardemang av laddade ­partiklar från rymden.  Men vi skyddas av jordens magnetfält, och partiklarna fångas in i de så kallade Van Allen-bältena i magnetosfären. På så sätt skyddas livet på jorden från den farliga partikelstrålningen.Van...

Starkt magnetfält skapade solsystemet

Forskarna har hittills inte kunnat förklara hur en nebulosa, ett moln av stoft och gas, på bara några få miljoner år kan bilda ett helt solsystem som vårt. En teori är att ett massivt magnetfält drar ihop gasen så att en sol bildas. Solens gravitation får stoftpartiklar kring den att...

Telefoner är Nasas nya satelliter

De datorer som användes ombord på Apollo-programmets rymdfarkoster­ bleknar i jämförelse med en vanlig mini­räknare och idag har de flesta en mobiltelefon i fickan som är oerhört mycket mer kraftfull än vad man kunde drömma om då de första satelliterna sköts upp. Detta har man tagit...

Vi pratar med Xavier Crispin

professor i organisk elektronik vid Linköpings universitet, som under fem år ska ”söka energin i solens osynliga svans”

Utstötta stjärnor lyser upp universum

Vid studier med hjälp av sondraketer har Nasa upptäckt att det inte alls är så mörkt och tomt mellan galaxerna som tidigare antagits. Tvärtom finns ett överskott av infrarött ljus och detta diffusa kosmiska sken lyser lika starkt som alla kända galaxer tillsammans. Ljuskällan tros vara...

Mars nära kometkrock

Den 19 oktober 2014 passerade kometen C/2013 A1 Siding Spring snuddande nära Mars. Som närmast var den 139 000 kilometer från planeten, vilket inte ens motsvarar halva avståndet mellan jorden och månen. Den närmaste kometpassage som är känd på jorden skedde på ett tio gånger längre...

Ölraketer

Nasas senaste rymdraket på väg mot John F Kennedy Space Center? Nej, de här gigantiska metallrören är något mer jordiskt än så – sex stycken 45 meter långa och 341 kubikmeter stora jästankar på väg till ölbryggeriet Molson Coors Brewery i Toronto. Bild: Beer Universe

Stinkande komet

Rymdsonden Rosetta som Europeiska rymdorganisationen Esa skickade upp för tio år sedan för att närstudera kometen 67P/Churyumov–Gerasimenko för att få kunskap om stora saker som universums uppkomst har nu avslöjat att kometen luktar prutt, ruttna ägg och kattpiss. Mätningar av kometens...

Galaxkollision löser mysterium

Tack vare det nya instrumentet MUSE på ESO:s Very Large Telescope i Chile har forskarna fått en ny inblick i vad som sker när en galax kolliderar med en galaxhop. Den dramatiska men långdragna händelsen äger rum i stjärnbilden Södra triangeln, 200 ljusår från jorden. Spiralgalaxen ESO...

Kalender för 2015

Gratis att ladda ner från Nasa:s hemsida

Klicka in på länken nedan för att ladda hem och skriva ut en kalender för 2015. Bilderna har varit publicerade på APOD(Astronomy Picture Of the Day). http://www.phy.mtu.edu/apod/APODcalendar2015Weather.pdf

Taxitrafik i rymden

Boeing & Spacex ska köra Nasas astronauter

Rymdskytteln gick i pension i juli 2011. Det är tre och ett halvt år sedan. Nu menar sig dock Nasa ha hittat en lösning på transportproblemet. Verksamheten lämnas helt enkelt över till två privata företag, rymdfart ska bli kommersiell och amerikanska astronauter kommer från 2017 att åka taxi till och från den internationella rymdstationen ISS. Och så småningom kanske längre än så.

Jakten på liv utanför vårt solsystem har tagit en delvis ny vändning:

Exomånar i astronomernas fokus

De är inte upptäckta än. Men sannolikt finns de där ute. Och de är sannolikt vanligt förekommande – exomånarna. Månar kring planeter utanför vårt solsystem är högintressanta för astronomerna och astrobiologerna, trots att det ännu inte finns någon som är bekräftad.
Ett stort forskningsprojekt ska nu fingranska och analysera data från Keplerteleskopet för att ­bevisa deras existens, och ingen kommer att bli förvånad när den första exomånen bekräftas.
De som väntar med störst spänning är kanske astrobiologerna – vissa av dessa månar tros ­nämligen ha goda förutsättningar att hysa liv.

Universums komprimerade volym

Om man tog bort alla attraherande och repellerande krafter och komprimerade all känd massa i universum, hur stor skulle volymen då bli?

1 000 000

James Webb-teleskopet kommer då det skjuts upp att vara utrustat med en solsköld med solskyddsfaktor 1 000 000 för att se till att de infraröda instrumenten hålls kalla.

Vad är fältstjärna?

Inom astronomin är en fältstjärna en stjärna som på himlen ligger nära ett annat astronomiskt objekt som observeras, men som inte tillhör själva objektet utan befinner sig antingen närmare eller längre bort från oss.

Ett första steg i koloniseringen av rymden:

städer i omloppsbana runt jorden

Det blir allt trängre på jorden och inte lätt att hitta ny mark. Än så länge är det knappast någon panik, vi människor får plats ännu en tid. Men på sikt kommer vi att behöva mer utrymme. Och då riktas blickarna uppåt, bort från jorden.
Enkla bosättningar på Mars har diskuterats länge, men det första steget kanske inte alls behöver bli så långt. Städer i omloppsbana runt jorden är ett betydligt enklare projekt.

Nya upptäckter ger mindre kunskap om månen

Nasas Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) har just lyckats bringa en hel del oreda i den kunskap vi trodde oss ha om månen. Hittills har det varit vedertaget att all form av vulkanism upphörde på vår närmaste himlakropp någon gång för 1 – 1,5 miljarder år sedan. Efter det antas­...

100 000 000 000 000 000 000

varmkorvar per minut motsvarar massan det förvånansvärt glupska svarta hålet P13 suger i sig, enligt ett pressutskick från International Centre for Radio Astronomy Research. Varför forskarna börjat mäta massa i varmkorvar vet vi inte.

Bra att veta om titan

Titan är den största av Saturnus 62 kända månar och solsystemets näst största med en diameter på 5 150 kilometer. Titan är den enda måne i solsystemet som har en tät atmosfär. I likhet med jordens består den till största delen av kväve. Det är dock inte samma sorts kväve som...

Sidor