ALMA
ALMA-observatoriet på Chajnantor-platået, 5000 moh. i de chilenske Andesfjellene. De store antennene har en diameter på 12 meter, mens 12 mindre antenner med 7 meters diameter utgjør ALMA Compact Array (ACA). I horisonten sees fjellene Cerro Chajnantor, Cerro Toco og Juriques (fra venstre mot høyre). Bildet ble tatt i desember 2012, fire måneder før innvielsen av ALMA.

Radioastronomi er den delen av astronomien som omfatter studiet av radiobølger fra verdensrommet samt undersøkelse av himmellegemene ved hjelp av radioekko (radar). Se også radarastronomi.

Faktaboks

Uttale
rˈadioastronomˈi

Radioastronomien har stått for viktige oppdagelser, som for eksempel pulsarer og den kosmiske bakgrunnsstrålingen, og spiller fremdeles en viktig rolle i astronomi i dag. Radiobølger har lengre bølgelengder enn synlig lys, og radioteleskoper er derfor større enn optiske teleskop.

Historie

Stråling i radiobølgeområdet ble først påvist av amerikaneren Karl G. Jansky i 1932. De første forsøkene på å kartlegge strålingen ble foretatt av amerikaneren Grote Reber på cirka to meter bølgelengde i 1941. Strålingen var sterkt konsentrert omkring Melkeveiens plan, med størst intensitet i retning mot Melkeveisystemets sentrum i stjernebildet Skytten og med et sekundært maksimum i retning mot stjernebildet Svanen.

I 1951 registrerte radioastronomer i USA, Nederland og Australia en spektrallinje på 21 centimeter bølgelengde fra nøytralt interstellart hydrogen. Muligheten for å studere denne spektrallinjen ble først påpekt av Hendrik C. van de Hulst i 1944. Undersøkelser av bølgelengdeforskyvningen av denne linjen på grunn av dopplereffekten har gjort det mulig å nøyaktig kartlegge Melkeveisystemets spiralarmer. Spektrallinjen er også registrert i strålingen fra utenfor melkeveisystemet. Emisjon fra OH-molekylet på 18 cm bølgelengde ble oppdaget i 1963. Så fulgte påvisning av spektrallinjer fra ammoniakk og vann. I 1969 kom en meget bemerkelsesverdig oppdagelse. Da fant man formaldehyd, HCOOH, som finnes i levende organismer. Senere er nye og kompliserte molekyler oppdaget i rask rekkefølge, blant annet metylalkohol (metanol), metansyre (maursyre) og etylalkohol (alkohol).

I 1965 påviste Arno A. Penzias og Robert Wilson ved Bell Telephone Laboratories en isotrop strålingskomponent som fyller hele universet. Den er nå kjent som den kosmiske bakgrunnsstrålingen, og den er målt på mange bølgelengder i radiobølge- og det infrarøde området. Strålingen er rester fra universets tidligste stadium, og er omfattet med stor interesse av kosmologer. Penzias og Wilson fikk Nobelprisen i fysikk 1978 for oppdagelsen.

I 1967 oppdaget en gruppe i Cambridge, ledet av Antony Hewish og hans student Jocelyn Bell Burnell, radiokilder som sender ut pulser med en uhørt regularitet. Disse pulsarene ble snart forklart som hurtig roterende nøytronstjerner, sammenfalte kjerner etter massive stjerner som har undergått supernovaeksplosjon. Ut fra observasjoner med høy presisjon over lang tid av en spesiell pulsar, som går i bane rundt en annen stjerne, påviste Russell A. Hulse og Joseph H. Taylor eksistensen av gravitasjonsbølger, en nødvendig konsekvens av Albert Einsteins generelle relativitetsteori. Både Hewish, Hulse og Taylor har fått Nobelprisen i fysikk for sine oppdagelser (Hewish i 1974, Hulse og Taylor i 1993).

Påvisning av molekyler, skyer

Oppdagelsen av organiske molekyler med en viss kompleksitet i det interstellare rom har bidratt til økt forståelse av mulighetene for liv i universet. Det bør imidlertid påpekes at de molekylforbindelser man til nå har oppdaget, er mange størrelsesordener enklere enn selv de enkleste levende organismer.

Den interstellare materien danner skyer. Langt inne i skyene er materien skjermet mot ultrafiolett stråling og røntgenstråling. Derfor kan molekyler eksistere her. Men lys slipper ikke ut fra disse områdene, og dermed kunne man ikke påvise eventuelle molekyler som gjemte seg der, før man kunne utføre observasjoner i centimeter- og millimeter-bølgelengdeområdet.

I tillegg til organiske forbindelser har man også funnet molekyler dannet av edelgasser. Eksempler er argonium (ArH+) og heliumhydrid (HeH+). Slike molekyler forekommer ikke naturlig på Jorden.

Typer av radiokilder

En rekke radiokilder er identifisert med anormale galakser. Mens normale galakser bare sender ut svak radiostråling, eksisterer det galakser (radiogalakser, aktive galakser) som er sterke radiosendere (rundt en million ganger sterkere enn normale galakser) og som kan observeres over meget store avstander. Dette har fått betydning i kosmologien.

Det vakte oppsikt i 1960 da to radiokilder ble identifisert med objekter som er stjernelignende i synlig lys. Inntil 1963 hadde antallet av slike objekter vokst til fire, før Maarten Schmidt ved å studere spektrallinjene fra objektene påviste at de ikke kunne være stjerner, men mest sannsynlig var meget fjerne objekter. Et stort arbeid er senere nedlagt i studiet av disse kvasi-stellare objekter eller kvasarer. Ifølge fremherskende teorier genereres de voldsomme energier som kommer fra radiogalakser og kvasarer når materie faller inn i et supermassivt svart hull i galaksekjernen.

Det har vist seg at kvasarer bare er én type av en klasse objekter/fenomener som går under navnet aktive galaksekjerner. Forskjellen mellom ulike kilder avhenger av lokale forhold som hvor mye materie som faller inn og systemets orientering i forhold til observatøren. Normale galakser har for svak massetilføring til å bli aktive.

Solsystemet

Solas radiostråling

Solas radiostråling ble observert for første gang 1942 av James S. Hey, og senere samme år av George C. Southworth, på 3–10 centimeter bølgelengde. Etter det er Solas radiostråling blitt undersøkt i hele det området som slipper inn gjennom Jordens atmosfære. Man har funnet at de korteste bølgene, opptil 20–30 centimeter bølgelengde, kommer fra fotosfæren og kromosfæren.

Med stigende høyde i solkoronaen genereres stadig lengre bølger. Bølgelengden av strålingen fra et lag i solatmosfæren bestemmes i grove trekk av massetettheten i laget, mens intensiteten av strålingen stiger med temperaturen i laget. På de korteste bølgelengdene svarer intensiteten av strålingen til den termiske strålingen fra fotosfæren, som har en temperatur på omtrent 6000 °C. Intensiteten stiger med bølgelengden til den ved et par meter svarer til rundt én million grader, temperaturen til koronaen.

Ved registrering av Solas radiostråling under de forskjellige fasene av en solformørkelse og også ved hjelp av radioteleskoper med stor angulær oppløsningsevne, har man kunnet kartlegge intensitetsfordelingen over solskiven på forskjellige bølgelengder. På de korteste bølgelengdene er strålingen sterkest konsentrert langs solranden. I meterbølgelengdeområdet stråler sentralområdene sterkest, og intensiteten faller jevnt utover, men kan påvises helt utenfor en skive med tverrmål dobbelt så stort som den synlige solskivens. Denne fordelingen av strålingen er en konsekvens av at massetettheten avtar og temperaturen øker fra fotosfæren og utover i koronaen.

I perioder med solflekker og særlig i tiden rundt solflekkmaksimum opptrer i tillegg til den rolige strålingen en langsomt varierende strålingskomponent. På de korteste bølgelengdene er denne strålingen stort sett proporsjonal med antallet og størrelsen av synlige solflekker. Strålingsutbrudd som medfører at intensiteten av Solas radiostråling kan øke med en faktor 10–10 000 i løpet av et sekund eller minutt, er forholdsvis hyppige i tiden omkring solflekkmaksimum. Mange av utbruddene har forbindelse med flares, og skriver seg fra elektroner som beveger seg med stor hastighet. Studier av strålingsutbruddene har bidratt til å kaste nytt lys over de kompliserte fenomenene som foregår i områdene rundt og over solflekker, og langt utover i koronaen.

Samspillet mellom magnetfelt og ionisert gass er av spesiell interesse for plasmafysikere, fordi mange av de prosessene som foregår på Sola ikke kan gjenskapes i laboratorier på Jorden.

Planetenes radiostråling

Fra planetene Venus, Mars og Saturn er det, på centimeter-bølgelengder, påvist en termisk stråling som stemmer overens med de overflatetemperaturene som er fastlagt ved optiske metoder. I tillegg til den termiske strålingen får man fra Jupiter ikke-termisk radiostråling fra elektroner som beveger seg med stor hastighet i magnetfeltet rundt planeten. Fra Jupiter observerer man også meget kortvarige strålingsutbrudd på bølgelengder fra 30 til 60 meter. Man har målt Månens termiske radiostråling i de forskjellige månefasene, og denne viser maksimum like etter fullmåne.

Radioastronomisk observatorium

Et radioastronomisk observatorium er en institusjon med instrumenter for studier av radiostråling fra verdensrommet. I Norge ble radioastronomiske observasjoner av Sola foretatt ved Oslo solobservatorium i tidsrommet 1954–1981.

De største radioteleskopene

Diameter (m) Beliggenhet Eiere
Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST) 500 Guizhou, Kina Det kinesiske vitenskapsakademi
Green Bank Telescope 100 Green Bank, Vest-Virginia, USA NRAO, USA
Effelsberg 100 Bad Münstereifel-Effelsberg, Tyskland Max Planck Institut für Radioastronomie
Lovell Telescope 76 Cheshire, England Jodrell Bank Observatory
Goldstone Telescope 70 Goldstone, California, USA NASA Deep Space Network
Parkes Observatory 64 Parkes, Australia Australia Telescope National Facility
Large Millimeter Telescope 50 Sierra Negra, Mexico USA, Mexico
Very Large Array Socorro 27 × 25 New Mexico, USA National Radio Astronomy Observatory
Very Long Baseline Array 10 × 25 USA, Hawaii, Jomfruøyene National Radio Astronomy Observatory
ALMA 64 × 12 Atacama, Chile Europeisk-amerikansk konsortium

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg