Uppdaterad!

Universum ser som bekant inte ut som man tror. Vi skaffar oss ständigt nya ögon för att se mer av det. Bilden är nu nästan fullständig. Artikeln har uppdaterats med nya, hotta röntgenbilder från Max Planck-institutet!

Nu, ännu bättre: Ständigt nya bilder av universum

Chromoscope visar bilder från omkring 1999, men nu har det tillkommit betydligt fräsigare bilder i röntgenområdet. I en uppdatering från juni 2020 har jag lagt till bilder från det ny-nya röntgenteleskopet eROSITA som ger en betydligt skarpare bild i röntgenområdet.

Slutligen börjar människan förstå hur hela universum ser ut i alla våglängder som vi klarar av att uppfatta, från mikrovåg (strålning från enklare molekyler) upp till hård röntgenstrålning (till exempel svansar från spinnande svarta hål).

Det tog många år, från det att de tidiga astronomerna många tusen år före Kristus började studera stjärnhimlen med blotta ögat, till att Arno Penzias och Robert Wilson upptäckte bakgrundsstrålningen 1964 med sin hembyggda jätteantenn och till det att vi fick bilder från teleskopet Planck som i sin bana runt Solen fyllde i de sista luckorna i långvågigt infrarött och terahertzbandet. Dessa två våglängdsband kan inte observeras från Jorden eftersom vår atmosfär absorberar dem.

Kostnaderna har ökat med sofistikeringsgraden. Att bara betrakta natthimlen kostar inget. Penzias och Wilsons antenn vid Holmdel i New Jersey kostade förmodligen många tiotusentals dollar i sextiotalsvaluta och rymdteleskopet Planck kostade European Space Agency 600 miljoner dollar. Men bildkvaliteten är ofattbart hög.

RYMDTELESKOPET PLANCK (2009–2013)

Plancks teleskop tittade i området 300 µm–11,1 mm (eller frekvenser mellan 27 GHz och 1 THz) och karterade under åren 2009–2013 anisotropierna (ojämnheterna) i den kosmiska bakgrundsstrålningen i mikrovågs- och infrarödområdet med hög upplösning. I och med Planck kunde vi definiera olika kosmologiska nyckelparametrar, som till exempel medeldensiteten för vanlig materia i universum, såväl som medeldensiteten för mörk materia och därmed räkna fram universums ålder.

Den färgrika virveln i bilden ovan visar en stor ring av gas nära den norra himmelspolen: The North Celestial Loop. Den befinner sig på 325 ljusårs avstånd från oss i riktning mot Stora björn och består av damm och neutralt väte som blåsts upp till ett skal. Hur det har gått till vet man inte, men det kan ha skett i och med att en supernova exploderat, eller att ett snabbrörligt gasmoln som befann sig nära Vintergatan faller in mot galaxens centrum. Plack såg detta vid frekvenserna 353, 545 och 857 GHz.

Rynkorna i bilden är magnetfälten i galaxen.

RYMDTELESKOPET HERSCHEL (2009-2013)

Rymdteleskopet Herschel visade oss hur galaxer bildades i det tidiga universum och hur galaxerna därefter vidareutvecklades. Det visade också hur stjärnor formas och samverkar med det interstellära mediet, alltså gas och damm som far omkring mellan stjärnorna. Herschel har också kunnat visa den kemiska sammansättningen för atmosfären hos alla planeter i solsystemet, såväl som hos kometer och månar. Bilden ovan visar Rosettnebulosan. Bild: ESA.

Herschel tittade med två teleskop, mellan våglängderna 60–210 µm och 157–625 µm.

James Webb Space Telescope finns inte ännu (2020) men kommer att skjutas upp 2021. Det kommer att bli Hubbleteleskopets storebror och kommer att kunna se betydligt kallare objekt, ända tillbaks i tiden för universums allra första objekt.

Chromoscope

Nu finns bilderna tillgängliga för dig! Forskningen har givit oss bilder av Universum i allt från kortaste gammastrålning i våglängder om bara ett par nanometer, strålning som med lätthet tränger tvärs igenom Jorden, ned till radiovåglängder på upp till ett par meter som man faktiskt skulle kunna höras med en vanlig radio, given lämplig antenn. Och allt där emellan.

Avbildningar av Universum i alla dessa våglängder har sammanställts till en interaktiv webbplats kallad Chromoscope, där du själv kan undersöka hela universum i hela dess skönhet i alla tänkbara våglängder. Du kan skifta mjukt mellan våglängderna och dessutom få upplysning om vilka objekt du ser (tryck L). Du ser till exempel att Universum ser helt annorlunda ut röntgen mot i infrarött. Det verkar inte vara samma ställe man tittar på, med det undantaget att vår Vintergata framträder någorlunda i alla våglängder.

En stor röntgenkälla, kanske ett svart hål, som verkar mycket prominent, kan vara helt försvunnet i infrarött där det istället är universums stora stoftmoln som framträder.

Titta särskilt noga där det står ”Galactic Centre”. Det ser tråkigt ut, eller hur? Men snart kommer det att bli mycket intressantare, när organisationen Event Horizon Telescope är klart med avbildningen av det svarta hålet Sgr A* som finns där.

Chromoscope har skapats av Stuart Lowe från University of Manchester och Chris North och Robert Simpson från Cardiff University enbart för din och min förnöjelse. Det har översatts till svenska av astronomen Robert Cumming vid Onsala Rymdteleskop i Göteborg.

Utvalda våglängder

Zooma in! Far omkring och titta på allt det fantastiska i Vintergatan.

I synliga våglängder ser man faktiskt inte så mycket av universum. Vintergatans centrala delar är täckt av mörkt damm och resten av rymden är i princip svart. Och i mitten ser du det svarta hålet i Vintergatans centrum. Nej, det gör du inte för det syns knappt i synligt ljus. Men det kommer!

Den verkliga praktbilden i samlingen är den från teleskopet Planck.

Den visar koncentrationer av universums kalla stoft med temperaturer strax över absoluta nollpunkten. Detta stoft är ursprungsmateria som en dag kommer att bilda nya stjärnor och solsystem. Strålningen har uppfångats i våglängdsbanden 10–0,35 millimeter vilket motsvarar de ungefärliga frekvenserna 27 GHz till en terahertz. Emellertid kommer forskarna att ta bort allt det vackra och kvar ska förhoppningsvis bara vara den kosmiska bakgrundsstrålningen, som slutligen ska visa oss om Universum expanderar eller drar ihop sig.

Nästa bild är tagen vid våglängden 656,3 nanometer, eller H-alpha, vilket ligger mitt i den röda färgen i vårt synliga spektrum. Bilden är sammansatt av bilder från flera teleskop och visar förekomsten av joniserat väte i rymden. Väte finns som man ser överallt, eftersom det är det vanligaste grundämnet och också det grundämne som alla andra grundämnen bildades utav en gång i tiden, och fortsätter att bildas av, när nya stjärnor föds och börjar sin fusionsprocess. Betraktar man till exempel Solen i H-alpha ser man dess 6000-gradiga yta, till skillnad från det våra ögon ser, den skinande kromosfären som är flera miljoner grader varm.

Bilden av gammadelen av spektrum visar Universums kraftfullaste strålare. Anledningen till att bilden är så suddig är att vi helt enkelt inte har instrument med tillräcklig upplösning ännu för att få en skarpare bild. Det är i röntgen man hittar de allra våldsammaste händelserna. Då och då flammar himlen upp i en röntgenblixt utstrålad av ett enda objekt, en blixt som antas rymma lika mycket energi som en hel galax strålar ut. Som tur är, för oss, är blixten över på ett par minuter. Bilden har satts samman av information från rymdteleskopet Fermi Gamma-ray Space Telescope, och uppfångats i området 30 MeV–300 GeV.

Röntgenstrålar 1999 och 2020

En av bilderna som visas i Chromoscope, föreställer Vintergatan i röntgenstrålning, med energier mellan 0,1–2,4 keV, alltså ganska mjuk röntgenstrålning, så som den fångades av den tyska satelliten ROSAT som arbetade mellan åren 1990-1999. Bilden är väldigt brusig, för det var den nivån som röntgenteleskopen höll på den tiden. De svarta områdena är de ställen som ROSAT inte hann söka av. Ändå ser man det liggande U-formade området till vänster, det svarta hålet i Cygnus/Svanen. I nästa bild blir det tydligare.

I juni 2020 släpptes ovanstående bild, fångad av sensorn eROSITA i ett ryskt-tyskt samarbete kallat Spektr-RG som sköts upp i juli 2019 och har legat i en lagrangepunkt 1,5 miljoner kilometer från Jorden och avbildat universum i röntgenstrålning. Det tog sex månader att göra bilden och den håller betydligt högre noggrannhet än den förra.

Bilden visar ungefär samma våglängdsområden som den förra, 0,3-2,3 keV. Strålningen är färgkodad så att blått visar högenergetiska strålar mellan 1-2,3 keV, grönt visar 0,6-1 keV och rött visar 0,3-0,6 keV.

Bandet i mitten är som vanligt vår Vintergata, medan det röda, fluffiga är den heta gasen som finns i vårt solsystem, som ju hamnar i förgrunden. De vita punkterna är röntgenkällor i Universum, exempelvis svarta hål i mitten av olika galaxer. Det svarta hålet SgrA* i mitten av vår galax, syns inte för det är täckt av Vintergatans damm. Dammet i Vintergatan är blått av högenergetisk strålning, eftersom den är den enda strålning som blivit kvar, när dammet filtrerat bort de lägre energierna. Den gula klumpen till höger är resterna av supernovan Vela (Vela Supernova Remnant).

Här är några av de viktigaste röntgenkällorna utmärkta. Notera särskilt Cygnus/Svanen som är ett av de starkast strålande områdena i universum. Cygnus X-1 är den starkaste röntgenkällan som kan observeras från Jorden, och det första objektet som allmänt identifierades som ett svart hål. Objektet uppskattas ha en massa motsvarande cirka 15 gånger solens massa. Läs mera på Max Planck-insitutets webbsida (se Läs mer).

Men det kommer mer

Bilden som Chromoscope visar är inte helt fullständig. Vissa våglängder saknas ännu. Med teleskop med rimliga storlekar är det svårt att få skarpa bilder vid frekvenser under 400 megahertz (resonansfrekvensen för deuterium är 327,4 MHz) och stora delar av universum, särskilt planeterna, strålar på kortvåg. Att undersöka himlen i bandet kring 10 megahertz eller ännu längre ned i frekvens, där till exempel Jupiter är en framstående strålare, skulle kräva en antenn i storlek med hela Europa. Jupiter utstrålar radioenergi när laddade partiklar i solvinden faller ned i planeterns mäktiga magnetfält. Genom att studera radiostrålningen kan man få information om planetens magnetosfär.

Sagt och gjort. Projekt LOFAR (LOw Frequency ARray) ägnar sig åt det och drivs av ett holländskt universitet. De första provbilderna kom våren 2010.

Här är en bild av ett svart hål (i mitten) i radiokällan Cygnus A. Hålet syns knappt, men de båda plasmastrålar som sprutar ut från dess poler syns väldigt bra. Strålarna når 2000 ljusår ut och kolliderar under tiden med kall materia, som joniseras och ”lyser” vid omkring 150 megahertz. Cygnus A är en av de ljusaste och mest kända radiogalaxerna. Den ligger i Svanens stjärnbild på ett avstånd av 600 miljoner ljusår från oss.

Lite mytkrossning: En sak LOFAR inte är, är ett vädervapen. Det är inte heller en del av HAARP som inte heller är ett vädervapen, som dessutom är nedlagt numera. Det är inte heller en del av EISCAT som inte heller är ett vädervapen. Och ingen av dem används av US Air Force för att på något obegripligt sätt förgifta oss med aluminium eller barium och sälja oss som mat till ödlevarelserna. Eller Illuminati. Eller Deep State. Eller något annat korkat som konspiratörerna har hittat på. LOFAR är en helt vanlig radiomottagare, men det är för svårt för de outbildade konspiratörerna.

Mörk-materia-karta

Snart kommer vi också att få kartor över den mörka materian i Universum, bara vetenskapen kan bestämma sig för vad mörk materia egentligen är.

Två galaxhopar har här kolliderat och bildar nu galaxhopen MACS J0025.4-1222. Det är inte stjärnor du ser, det är galaxer. Den rosa markeringen visar den vanliga materiens fördelning i hopen medan de blå områdena visar den mörka materiens fördelning. Båda galaxhoparnas mörka materia har fortsatt förbi kollisionen och kommit ut på var sin sida om den största massakoncentrationen. Bilden är gjord som en kombination av två bilder från NASAs Chandrateleskop och Hubbleteleskopet. Bild: NASA, ESA, CXC, M. Bradac (University of California, Santa Barbara) och S. Allen (Stanford University), Public Domain.

Och så toppen av toppen. Event Horizon Telescope är en interferometrisk hopkoppling av alla de stora radioteleskopen på Jorden, så att de bildar ett enda jätteteleskop. Då har man upplösning att faktiskt kunna se ackretionsskivan kring det svarta hålet i Vintergatans centrum: Sgr A*. Data är redan insamlat men databehandlingen pågår fortfarande (2018). Det svarta hålet kan man inte se, men väl radiostrålningen från den materia som roterar runt hålet innan den faller in genom händelsehorisonten och slukas upp för alltid. Bilden ovan är en simulation, i väntan på de riktiga bilderna.

Multispektralt är svårt

Men så fantastiskt som Chromoscope är, har forskarna ändå inte löst den slutgiltiga frågan: Hur ska man avbilda allt detta så att vi kan se och fatta alla våglängder på en gång. Att kunna växla mjukt mellan flera bilder i olika våglängder är stort, men att kunna se allt på en gång är större. Ännu har ingen kommit med en fungerade idé och ändå är det vad som ska till för att vi ska få en helhetsbild. Undertecknad har spekulerat vidare kring detta: https://www.teknikaliteter.se/2018/02/07/superspektralfotografi-att-visa-det-ovisbara/