Hvis vi vil vite mer om universet, trenger vi nye, store teleskoper.

Bare enorme teleskoper kan fange opp det ekstremt svake lyset fra universets fjerneste objekter, og det krever også en ny generasjon av superteleskoper å fange inn lyset fra fjerne planeter som er på størrelse med jorda.

Og de nye kjempeteleskopene er på vei. Faktisk er det planer om tre teleskoper som i løpet av 2020-tallet vil få de vi har i dag til å se ut som leketøy.

Suverent størst blir European Extremely Large Telescope (E-ELT), som bygges 3060 meter opp på en fjelltopp i Chile. Det er det europeiske sørobservatoriet, ESO, som står bak.

Speil på størrelse med håndballbane

E-ELT får et hovedspeil med en diameter på 39,3 meter – nesten like stort som en håndballbane. Jo større speil, desto mer av det svake lyset fra fjerne himmellegemer kan teleskopet fange inn.

Det amerikansk-ledede Thirty Meter Telescope (TMT) blir det nest største av superteleskopene. TMT har fått navnet etter det 30 meter store hovedspeilet. Hvor det skal plasseres, er fortsatt et åpent spørsmål – mer om det senere.

Det er også amerikanere som står bak det tredje prosjektet. Det heter Giant Magellan Telescope (GMT), og når det står klart, vil det ha et speil med en diameter på 24,5 meter.

• Les også: Støy i teleskopet kan være uendelig mange eldgamle galakser

Trenger mer penger

For å finne ut hvordan det egentlig står til med de kommende superteleskopene, har vi tatt en prat med Uffe Gråe Jørgensen, som er førsteamanuensis i gruppen for astrofysikk og planetforskning ved Niels Bohr Institutet, som er en del av Københavns Universitet.

Jørgensen er nemlig medlem av ESOs styre, så han vet mye om både E-ELT og «konkurrentene».

Jørgensen forteller at E-ELT vil stå klart i 2024. Men de tre teleskopene koster milliarder av kroner:

– Alle prosjektene mangler penger. E-ELT er det som ligger best an, men det mangler 20 prosent. TMT og GMT mangler fortsatt om lag halvparten av pengene, og det er mye.

• Les også: Verdens største romteleskop-speil er nesten ferdig

Speilet blir mindre

E-ELT finansieres av de 16 medlemslandene av ESO – 15 europeiske land pluss Brasil.

Teleskopet koster vel åtte milliarder kroner, men siden en del av pengene fortsatt mangler, har ambisjonene blitt noe redusert.

Opprinnelig skulle E-ELT ha et hovedspeil på 42 meter, men i 2011 ble det kuttet til 39,3 meter.

Senere er prosjektet delt opp i to faser, og i fase 1 blir ikke teleskopet like kraftig som astronomene hadde håpet på.

• Les også: Vil finne liv med enormt romteleskop

Hovedspeilet skal settes sammen av mange små

Riktignok får hovedspeilet fortsatt en diameter på 39,3 meter, men i første omgang blir hullet i midten større enn planlagt.

Et så enormt speil kan ikke produseres i ett stykke, men må settes sammen av mange mindre speil. Planen er at hovedspeilet i E-ELT skal bestå av 798 segmenter, men 210 av dem blir utsatt. De kan monteres når det er samlet inn nok penger til fase 2.

Et mindre speilareal innebærer at det fanges opp mindre lys, og oppløsningen blir lavere. Da blir det vanskeligere å få øye på planeter som kretser rundt andre stjerner enn solen – de såkalte eksoplanetene.

• Les også: Finner ukjente planeter med nytt teleskop

Står klart i 2024

I første omgang sparer ESO også ved å senke ambisjonene for optikken som skal korrigere for de forstyrrelsene fra atmosfæren. I fase 1 blir bildene fra teleskopet altså litt mer uklare enn planlagt.

– Den gode nyheten er at fase 1 blir gjennomført, så teleskopet vil bli aktivt i 2024. Alt går etter planen. Den dårlige nyheten er at det til ikke blir like bra som vi hadde håpet på, sier Jørgensen.

– Finansieringen av fase 2 er usikker – enten må ESO ta opp et lån på noen hundre millioner euro, eller så må det komme nye medlemsland. Hvis det blir en løsning før 2018, kan både fase 1 og fase 2 gjennomføres til 2024. Men det mest realistiske er nok færre speilsegmenter de første årene.

• Les også: Se verdens kraftigste romteleskop bli bygget

Hawaii eller ikke?

Byggingen av European Extremely Large Telescope går altså ikke helt uten problemer. Men sammenlignet med Thirty Meter Telescope er det en suksesshistorie.

Det var meningen at TMT skulle oppføres på toppen av den fire kilometerne høye vulkanen Mauna Kea på Hawaii.

Første spadestikk ble tatt i oktober 2014, men senere har det ikke skjedd noe. Teleskopet er nemlig uhyre upopulært blant en stor del av Hawaiis urbefolkning, som betrakter fjelltoppene som hellige steder.

Det kan bety at teleskopet havner på La Palma, en av Kanariøyene. Det forteller Henry Yang, som er formann for styret i organisasjonen TMT.

• Les også: – Bevar de små teleskopene

Teleskopet i retten

Ideen om TMT kom fra universiteter i USA og Canada, som så smått begynte å legge planer for teleskopet i 2003. Senere har astronomiorganisasjoner i Japan, Kina og India kommet med på laget, så nå er det et internasjonalt konsortium som står bak. Og de er nokså lei av protestene på Hawaii.

I ukene omkring 1. november ble det avholdt en høring for alle involverte parter, men hva som blir resultatet, er umulig å si. I hvert fall er saken sendt til Hawaiis høyesterett igjen – i desember i fjor avgjorde retten at byggetillatelsen ikke var gyldig.

Konsortiet er fast bestemt på at byggingen av det største optiske teleskopet på den nordlige halvkulen skal gå i gang senest i 2018. Men ingen tror det kan stå klart i begynnelsen av 2020-tallet, som er den offisielle planen.

Heller 4 enn 2,4 km oppe

Hvis det ikke kan bli bygget på Hawaii, kan det havne på La Palma på Kanariøyene. Amerikanerne har sett seg ut La Palmas høyeste topp, Roque de los Muchachos. Den har en høyde på 2426 meter, og her står det allerede oppført en gruppe teleskoper, med Gran Telescopio Canarias (speil på 10,4 meter) som det største.

Roque de los Muchachos er likevel ikke så høy som Manua Kea på Hawaii, og for teleskoper er det veldig viktig å komme så høyt så mulig. Det gjør at lyset fra himmellegemene må igjennom mindre av den forstyrrende atmosfæren.

Derfor krysser forskerne fingrene for at teleskopet kommer til å stå på Manua Kea i en høyde på 4050 meter, for det er et ekstremt gunstig sted å studere universet fra – kanskje det beste i verden. Dessuten vil amerikanerne helst ha teleskopet på amerikansk grunn.        

GMT bruker sju runde speil

Hvis TMT noensinne blir ferdig – noe Uffe Gråe Jørgensen ikke er sikker på – blir det en slags lillebror til E-ELT. Hovedspeilet skal bestå av 492 små, sekskantede speil. Hver av dem er 144 centimeter fra hjørne til motstående hjørne, akkurat som speilene til E-ELT.

Ikke minst på grunn av motstanden på Hawaii har Thirty Meter Telescope blitt forsinket, mens det tilsynelatende står bedre til for Giant Magellan Telescope. Det holder så smått på å bli oppført på Cerro Las Campanas i Chile, 2516 meter oppe, og det kan stå klare i 2024, altså omtrent samtidig som E-ELT.

GMT har et enklere design med et hovedspeil som består av sju runde speil, hver med en diameter på 8,4 meter. Til sammen vil de fungere som ett stort speil på 24,5 meter.

Det er en håndfull amerikanske universiteter og institusjoner fra Korea, Australia og Brasil som har gått sammen om GMT-prosjektet.

Nok å kikke på

Det kan virke underlig å bygge tre kjempeteleskoper i stedet for bare å satse på ett ekstra stort.

– I hvert fall i begynnelsen vil det nok være 20–25 ganger flere interessante prosjekter enn man kan klare med de to teleskopene. Det er rikelig med ting som ville være fantastiske å se på.

Så er det jo spennende hva astronomene får på øye når de får adgang til de ekstremt store teleskopene. Det vil utvilsomt være overraskelser i vente – slik er det nesten alltid når forskere får nye leketøy.  

… kanskje til og med tegn på liv

Et av de beste argumentene for å bygge så store teleskoper er at de kanskje kan fange opp lys fra eksoplaneter som er omtrent på størrelse med jorden, og som kretser rundt om stjernen sin i en avstand som gjør at det kan være flytende vann på overflaten.

– Det spesielle ved E-ELT er at vi for første gang kan ta bilder og få spektra av planeter som er på størrelse med jorden, og som går i jordlignende baner omkring stjerner som solen, sier Uffe Gråe Jørgensen.

– Med GMT og TMT vil man kanskje kunne se en enkelt jordlignende planet – det er helt på grensen. Men med E-ELT vil vi garantert kunne se planeter som jorden – i hvert fall noen få.

Teleskopene blir ikke bare utstyrt med kameraer som kan levere flotte bilder av fenomener i universet, men også med spektrografer som sorterer lyset fra de fjerne himmellegemene etter bølgelengde.

Med den informasjonen kan astronomene identifisere de atomene og molekylene som finnes der ute, slik at de kan finne ut hvordan planetenes eventuelle atmosfære er sammensatt.

Kanskje kan de registrere molekyler som tyder på liv – de såkalte biomarkørene. Særlig E-ELT har muligheter for å gi svar på om vi er alene i universet.

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.