Bildet gir et inntrykk av forskjellen i skarphet på et bilde tatt av romteleskopet Hubble (til venstre) og det nye store romteleskopet High Definition Space Telescope (HDST), som er foreslått for oppskytning en gang etter 2030. Blant forslagsstillerne er NASA, Jet Propulsion Laboratory og AURA, organisasjonen som både drifter Hubble-teleskopet og har planlagt James Webb-teleskopet som etter planen skal skytes opp i 2017. (Bilde: Association of Universities for Research in Astronomy)
Vil finne liv med enormt romteleskop
Fem ganger skarpere og 50–100 ganger mer lysfølsomt enn romteleskopet Hubble.
Glem romteleskopet Hubble. Glem også det nye og større romteleskopet James Webb, som skal opp i oktober 2018. Nå har NASA og andre tunge romaktører tenkt fram mot 2030-årene. Og de har tenkt stort. Veldig stort.
De foreslår et teleskopspeil på over tolv meter, trygt forankret i en stabil bane rett over nattsiden av jorda. Romteleskopet High Definition Space Telescope (HDST) skal myse ut mot spinkle tegn til liv der ute.
Disse livstegnene ligger skjult i fargespektrene til lyset fra jordlignende planeter i vårt ganske nære nabolag – opptil 100 lysår unna.
Finnes det oksygen i de fjerne planetatmosfærene? Metan? Karbondioksid? Vanndamp? Fargespektrene kan gi svar.
Men trengs virkelig et så stort romteleskop for å se planetspektrene? Og kan pengeknipe sette en stopper for de store planene?
Per Barth Lilje. (Foto: Universitetet i Oslo)
– Det krever ikke så mye mer enn dagens teknologi å finne tegn til liv på en planet opptil 100 lysår unna, sier Per Barth Lilje til forskning.no.
Lilje er professor ved Institutt for teoretisk astrofysikk på Universitetet i Oslo og har rombaserte observasjoner som ett av sine fagfelt.
Lilje viser til at flere mindre romsonder er underveis mot oppskytning. De skal både lete etter eksoplaneter – planeter rundt andre stjerner – og se fargespektrene fra dem.
Seriøst forslag
Likevel mener han at et slikt nytt, enormt romteleskop vil være av stor interesse for astronomer, hvis det da noensinne blir skutt opp.
– Jeg skal ikke uttale meg om HDST er realistisk i det hele tatt, men James Webb Space Telescope koster nå åtte milliarder dollar og har tatt svært lang tid å planlegge, sier Lilje.
Likevel – når en av organisasjonene bak forslaget er Association of Universities for Research in Astronomy (AURA), er ikke dette bare uforpliktende drømmerier.
Romteleskopet Hubble blir driftet av nettopp AURA. AURA har også planlagt og skal drifte James Webb Space Telescope.
Fem ganger skarpere, 100 ganger mer lysfølsomt
Så hva er det AURA og de andre forslagsstillerne i NASA og Jet Propulsion Laboratory ser for seg?
Speilet til HDST vil bestå av 54 mindre speil. Til sammen vil de danne et kjempespeil med diameter tolv meter.
Annonse
Til sammenligning vil James Webb-teleskopet bestå av 18 speil med bare litt over halve totale diameter – 6,5 meter.
Romteleskopet Hubble, som har gitt oss alle de fantastiske bilden av stjernetåker og fjerne galakser, har ett speil med diameter under halvparten av dette igjen – 2,4 meter.
Jo større speil, desto mer lys kan teleskopet samle, og desto skarpere bilde tegner det. Dette sier grunnleggende optiske lover. Så hva betyr det for evnene til HDST?
Speilet på 12 meter vil gi et fem ganger skarpere bilde, og samle 100 ganger mer lys enn Hubble klarer, ifølge rapporten.
Slik vil HDST kunne pakkes sammen i nesekapselen til en rakett. I bildet sees noen av de 54 segmentene som utgjør speilet med diameter på minst tolv meter. (Foto: (Figur: Association of Universities for Research in Astronomy))
Drukner i lyset fra stjernen
Selv med en slik enorm økning i lysfølsomhet, vil instrumentet balansere på grensen av sin yteevne når fargespekteret fra fjerne planeter skal hentes inn, av to grunner.
For det første: Lyset fra disse planetene er ekstremt svakt. Ikke mer enn seks lyspartikler – fotoner – i minuttet er hva instrumentene på HDST får å jobbe med.
For det andre: Planeten går rundt en fremmed sol – en stjerne. Lyset fra planeten vil normalt drukne i lyset denne stjernen.
Lyset fra stjernen kan være ti milliarder ganger sterkere enn lyset fra planeten. Det blir som å prøve å se stjerner på høylys dag.
Skygge for stjernen
Løsningen er å skygge for stjernen. Det kan gjøres på flere måter. Rapporten diskuterer to av dem.
Annonse
Den ene måten er å bruke en skjerm inne i selve teleskopet. Den dekker akkurat stjernen, slik at planeten fortsatt er synlig på utsiden.
Dette kalles en koronagraf. Navnet har instrumentet fått fordi astronomer har skygget for vår egen sol på samme måte.
Slik har de kunnet skjerme for det kraftige sollyset og se den svakere gløden fra hete slør av gass rundt sola – koronaen.
Planeten Kepler-16B går rundt en dobbeltstjerne i stjernebildet Svanen. Dobbeltstjernen består av en to stjerner, begge mindre og rødere enn vår sol. Planeten er på størrelse med Saturn i vårt solsystem. Bildet gir en antydning av hvor vanskelig det vil være å se lyset fra en mye mindre, jordlignende planet rundt en større og lysere sollignende stjerne. (Foto: Illustrasjon: NASA))
Luftlaget ødelegger
Koronagrafer har lenge vært i bruk i teleskoper på bakken. Men her nede har koronagrafen et tilleggshandikap: Atmosfæren sprer lyset fra sola. Samme hvor nøyaktig du dekker solskiven, vil spredt lys ødelegge.
Av samme grunn egner ikke bakketeleskoper seg til å lete etter liv på fjerne kloder, mener rapporten. Selv de nye kjempeteleskopene vil få problemer med det spredte lyset fra atmosfæren.
Ute i rommet er forholdene bedre. Ingen atmosfære ødelegger. Moderne koronagrafer bruker også finjusteringer av speilene og dataanalyser for å forbedre ytelsen.
Likevel har koronagrafer sine begrensninger. Den ultimate løsningen er det som kalles en stjerneskygge.
100 meters romsonde
Jorda har sin egen stjerneskygge som gir oss de beste bildene av koronaen til sola. Den stjerneskyggen heter månen. Månen dekker tilfeldigvis akkurat solskiven, som en slags kosmisk lottogevinst til astronomene.
En tilsvarende kunstig stjerneskygge i et stykke unna teleskopet kunne gjøre samme nytten. Denne stjerneskyggen måtte være en annen romsonde i formasjonsflukt med teleskopet.
Annonse
Den beste stjerneskyggen for HDST måtte ha en diameter på hele 100 meter og sveve 200 000 kilometer unna teleskopet, sier rapporten. Denne avstanden er litt over halvparten av avstanden mellom jorda og månen.
Det blir ikke lett å flytte rundt på denne digre stjerneskjermen for å skygge for forskjellige stjerner. Derfor blir koronagrafen valgt i første omgang. Men rapportforfatterne holder åpent for at en stjerneskjerm kan komme på plass seinere.
NASAs planetjeger, romsonden Kepler, har oppdaget mange planeter på størrelse med jorda. Her sammenlignes planeter i vårt solsystem og vår egen måne med tre planeter i bane rundt stjernen Kepler-37 i stjernebildet Lyren. Kepler-37c er rundt tre fjerdedeler så stor som jorda. Alle de tre planetene går så nær Kepler-37 at de trolig er for varme til å ha liv. (Foto: (Illustrasjon: NASA))
Mørke spektrallinjer
Fargesignaturene som skal avsløre liv, oppstår når lyset fra stjerna treffer overflaten av planeten og så reflekteres tilbake gjennom atmosfæren.
Gassene i atmosfæren suger til seg helt spesielle, smale fargeområder. I et regnbuespekter ser det ut som mørke linjer, der lyset er borte. De kalles spektrallinjer.
Livets gasser
Forskjellige gasser har forskjellige spektrallinjer, som en fargesignatur. Astronomene vil lete først og fremst etter fargesignaturen til oksygen.
En død planet vil bare i sjeldne tilfelle ha fritt oksygen i atmosfæren. Oksygen reagerer nemlig lett med andre stoffer.
På planeten Mars har for eksempel oksygenet for lengst reagert med berggrunnen. Det er derfor Mars har sin røde farge. Mars er faktisk en rusten planet.
Skal du ha fritt oksygen, må du ha stadig nye forsyninger. De kan i sjeldne tilfelle skaffes uten liv, men som regel er det livet på planeten som lager oksygen. På jorda er det plantene som gjør jobben, gjennom fotosyntesen.
Også metan, ammoniakk og vann gir sine verdifulle signaturer i spekteret. Disse gassene kan også tyde på liv. Likevel er ikke en observasjon på en planet nok. Mange observasjoner må til for å være sikker på at kilden til gassene faktisk er liv, ifølge rapporten.
Annonse
Kartet viser de nesten 600 stjernene som kunne granskes med HDST for å finne dusinvis av eksoplaneter i løpet av to års tid. Stjernene er tegnet inn på en radius med litt over 100 lysår. Dette er den ytterste avstanden der HDST kan skjelne fargespektrene til planetene, og dermed se stoffer i atmosfæren som kan tyde på liv, først og fremst oksygen. Fargene og størrelsene på stjernene i figuren viser farge og lysstyrke på stjernene. (Foto: (Figur: Association of Universities for Research in Astronomy))
Jakt på liv selger prosjektet
Skulle HDST faktisk finne spor av liv, ville det være en oppdagelse med stor betydning for vårt syn på oss selv og universet. For første gang ville vi da vite sikkert at vi ikke er alene.
Derfor er jakten på liv viktig når HDST frontes av forslagsstillerne.
– Det er nok slik at liv på fremmede kloder er det fantasieggende argumentet som skal selge prosjektet, sier Per Barth Lilje. Likevel – HDST skal få mange andre oppgaver.
Teleskopet vil kunne se hvordan fjerne galakser formes og hvordan de er bygget opp. Det vil kunne skjelne mellom enkeltstjerner på størrelse med vår sol hele 30 millioner lysår unna. Det er over ti ganger fjernere enn Andromedagalaksen, melkeveisystemet som ligger nærmest oss.
Teleskopet vil også kunne ta mye skarpere bilder av planeter og måner i vårt eget solsystem, uten at vi trenger å sende romsonder til dem.
Det vil også kunne lete etter nye planeter og dvergplaneter utenfor banen til den ytterste planeten, Neptun.
Viktig for kosmologene
– Dette er helt klart et allbruksteleskop, sier Lilje. Han tror at særlig kosmologene ville kunne ha nytte av HDST.
– Jo fjernere egner av universet du ser, desto lengre tid har lyset brukt på å nå oss. HDST vil derfor kunne ta oss enda lenger tilbake mot universets tidligste tider, sier han.
