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

Mysteriet med månens baksida löst

Ända sedan 1959, när den obemannade sovjetiska rymdfarkosten Luna 3 skickade hem de första bilderna på månens baksida, har frågan om varför de båda sidorna ser så olika ut förbryllat vetenskapen.Den sida som ständigt är vänd mot oss är full av månhav – kratrar fyllda med...

Månen dunstar

Det antas finnas vatten inbäddat i månens berggrund eller till och med i frusen form uppe på ytan om det är tillräckligt kallt, som på polerna. Men räkna inte med att finna det på himlakroppens solbelysta sidor, säger forskare från Georgia Institute of Technology.Efter att i...

Megajord förbluffar forskarna

Astronomer tillkännagav nyligen att de funnit en helt ny typ av planet – gigantiska stenplaneter med en massa 17 gånger jordens. Hittills har bara en sådan himlakropp påträffats, Kepler-10c, men forskarna tror att de kommer att hitta fler.Det märkliga med den är att forskarna inte trodde...

Syreisotoper nya bevis för månens bildande

De flesta stöder teorin om att månen bildades när en annan planet av Mars storlek, kallad Theia, kolliderade med den unga jorden för runt 4,5 miljarder år sedan. Men det har varit svårt att hitta några handfasta bevis för det. Jämförelser av förhållandet mellan bland annat syre-,...

Jupiters röda fläck krymper

Jupiters signum, den röda fläcken, är sig inte lik. Sedan 1930-talet har astronomerna sett hur den blir allt mindre. Sedan 2012 är den inte längre oval utan cirkelrund och har därefter krympt med 930 kilometer om året.Fläcken, som egentligen är en gigantisk virvelstorm, större än vår...

2 000 AU

bort från sin stjärna finns gas-jätten GU Psc b. Det ger den en omloppstid som motsvarar 80 000 jordår.
(En AU är avståndet mellan jorden och solen.)

Skyll blixtovädret på solen

Solvindar med hög hastighet resulterar i fler eller kraftigare åskväder på jorden, hävdar en studie i Environmental Research Letters. Forskarna såg en signifikant ökning i antal blixtar över Europa 40 dagar efter att snabba solvindar nått jordens atmosfär. Den exakta orsaken till detta...

Forskare omvärderar hur stor den beboeliga zonen är

Utomjordiskt liv kan vara vanligare än vi tror

Jakten på planeter kring andra stjärnor bär allt mer frukt och allt tyder på att planeter som jorden, med lagom storlek och på lagom avstånd från sin stjärna för att det ska kunna finnas liv, inte är något ovanligt därute.
Nu vänder dessutom ny forskning upp och ner på gamla föreställningar om var liv kan existera. Och utsikterna för att hitta liv i andra solsystem är ännu ljusare än vad astronomerna tidigare trott.

Dyningarna från big bang

första bevisen för gravitationsvågor

För nästan 100 år sedan lanserade Einstein sin allmänna relativitetsteori. Den förutsade många märkliga saker, en del så märkliga att inte ens Einstein själv trodde på dem. Men genom åren har allt bekräftats experimentellt eller genom mätningar. Bara ett fenomen har gäckat fysikerna – gravitations­vågor.
Men nu har de första bevisen för dessa svängningar i rumtiden kommit­. Och till på köpet bekräftar de ytterligare big bang-­teorin.

Ny himlakropp funnen i solsystemet

Vårt solsystem har blivit större. Ute i Oorts kometmoln har amerikanska astronomer funnit den mest avlägsna himlakropp i omlopp runt solen som hittills observerats.

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...

Vintergatan in och ut

Genom att analysera förhållandet mellan de olika grundämnen som är tyngre än väte och helium i stjärnor på olika ställen i Vintergatan har forskare fått stöd för teorin om att vår galax bildades inifrån och ut. Forskarna bakom studien i Astronomy and Astrophysics fann mer magnesium i...

Vattnig dvärgplanet

Med hjälp av Herchelteleskopet har forskare nu upptäckt vattenånga på dvärgplaneten Ceres, belägen i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter. Forskarna tror att Ceres består av en stenkärna täckt av ett tjockt lager is och att mängden sötvatten kan överstiga den som finns på...

Första bilden av jorden sedd från rymden

Bildkvaliteten är kanske inte den bästa – faktiskt rätt usel med dagens mått – men det här är den första bilden av jorden sedd från rymden. Fotografiet är taget från drygt 104 kilometers höjd ovanför södra USA den 24 oktober 1946, med en filmkamera monterad på en beslagtagen tysk...

Nasa och Esa vill

Bygga på månen

med jättelika 3D-skrivare

Det är 42 år sedan människan senast satte sin fot på månens yta.Inom en inte alltför avlägsen framtid ska vi vara tillbaka. Både Nasa och andra rymdaktörer planerar expeditioner, men också fast bemannade baser. Men att bygga hus på månen är inte helt lätt – väggar, tak och andra...

En molnig dag på GJ 1214b

Om du funderar över hur vädret i detta nu kan tänkas vara på exoplaneten GJ 1214b så har amerikanska forskare nu besked att ge – det är molnigt och någon uppluckring i molntäcket är inte att vänta.Prognosen kommer från forskare från University of Chicago som under elva månader i...

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.

Sidor