Mot nya astronomiska höjder

ESO Europeiska sydobservatoriet Mot nya astronomiska höjder

ESO och astronomin Astronomin beskrivs ofta som den äldsta naturvetenskapen. Den mäktiga Vintergatan, som sträcker sig över himlen en stjärnklar kväll, måste ha väckt förundran hos forna tiders människor, precis som den gör hos oss. Idag framstår astronomi som en av de mest dynamiska vetenskaperna, och en som använder de mest avancerade tekniska verktyg och de mest sofistikerade metoder som forskarna har att tillgå. De tekniska framstegen gör att vi kan studera objekt som ligger vid det synliga universums bortre gränser och upptäcka planeter som kretsar kring andra stjärnor. Vi kan börja svara på en fundamental fråga som fascinerar var och en av oss: Finns det liv någon annanstans i universum? ESO är världens främsta mellanstatliga organisation för astronomi. Dess ambitiösa program har sitt fokus på att konstruera, bygga och driva kraftfulla markbaserade anläggningar för astronomiska observationer. År 2012 firades 50-årsdagen av undertecknandet av ESO-avtalet som bildade organisationen, och 2013 inträffade 50-årsdagen av ESO:s långa och fruktsamma samarbete med värdlandet Chile. Observatoriet La Silla Paranal drivs av ESO på två platser i Chiles Atacamaöken. Vid La Silla finns flera teleskop med spegeldiameter upp till 3,6 meter. Flaggskeppet är Very Large Telescope (VLT) på Cerro Paranal, vars konstruktion, instrumentpark och driftsprinciper numera är normen inom markbaserad astronomi för synligt och infrarött ljus. Denna unika anläggning har fått ytterligare förstärkning av VLT-interferometern (VLTI), och även av kartläggningsteleskopen VST (synligt ljus) och VISTA (kortvågigt infrarött ljus). Varje år skickas in omkring 1700 förslag till forskningsprojekt med ESO:s teleskop, med en sammanlagd efterfrågan om mellan tre och fem gånger fler observationsnätter än som finns tillgängliga. Denna efterfrågan är en del av anledningen varför ESO är världens mest produktiva markbaserade observatorium. Dessutom publiceras varje ESO:s Paranalobservatorium, där Very Large Telescope finns. 2

dag drygt två expertgranskade artiklar baserade på data från ESO (871 artiklar bara år 2012). ESO är även fokus för Europas deltagande i ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ett interkontinentalt samarbete mellan Nordamerika, Ostasien och Chile. ALMA:s partnerorganisationer driver denna unika anläggning vid den högt belägna platsen Chajnantor i Chiles Altiplano. ALMA invigdes 2013 av Chiles president Sebastián Piñera, men tidiga vetenskapliga observationer med ett mindre antal av teleskopets antenner startade redan 2011. Nästa steg i ESO:s program som den globala drivkraften inom den markbaserade astronomin är att bygga European Extremely Large Telescope (E-ELT), ett extremt stort teleskop med en segmenterad spegel med diameter 39 meter. Under 2012 godkändes E-ELT-programmet och driften väntas starta omkring 2023. E-ELT kommer att bli världens största öga mot himlen det allra största teleskopet för synligt och infrarött ljus. Tim de Zeeuw generaldirektör för ESO ESO/J. Girard 3

ESO:s observationsplatser Den norra delen av Chile, som delvis täcks av Atacamaöknen, bjuder på en utomordentligt klar och mörk stjärnhimmel, och från dess sydliga läge är både Vintergatans centrum och de två Magellanska molnen utmärkt synliga. ESO:s första observatorium byggdes på La Silla, 2400 meter över havet och 600 kilometer norr om Santiago i Chile. Här finns flera teleskop för synligt ljus med speglar upp till 3,6 meter i diameter. ESO:s 3,6-metersteleskop huserar världens bästa exoplanetletare, HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher). På en av jordens torraste platser, 2600 meter över havet, ligger Paranal, där ESO:s Very Large Telescope finns. Paranal ligger ungefär 130 kilometer söder om Antofagasta i Chile, och 12 kilometer från Stillahavskusten. VLT är inte bara ett teleskop, utan en uppställning med fyra teleskop, vart och ett med en huvudspegel på 8,2 meter i diameter. VLT har också fyra flyttbara hjälpteleskop, 1,8 meter i diameter, som tillsammans utgör VLT:s interferometer. Vid Paranal finns också två kraftfulla kartläggningstelskop: VLT Survey Telescope och VISTA. Det framtida 39-meters Europeiska Extremt Stora Teleskopet kommer att byggas på Cerro Armazones, bara 20 kilometer från Paranalobservatoriet, och kommer att integreras i observa toriets driftsystem. ALMA (Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array) med 66 gigantiska 12-meters och 7-metersteleskop är ett samarbete mellan Europa, Nordamerika och Ostasien i samverkan med Chile. ALMA ligger på den högst belägna av alla ESO:s observationsplatser. Chajnantorplatån, 5000 meter över havet, är också en av de högsta astronomiska observationsplatserna i världen. Här finns även APEX, Atacama Pathfinder Experiment, ett 12- metersteleskop för strålning med våglängder kring och strax under en millimeter. ESO:s huvudkontor, som ligger i Garching utanför München i Tyskland, är ESO:s organisationens vetenskapliga, tekniska och administrativa centrum. ESO driver även ett kontor i Santiago, Chile. ESO:s huvudkontor utanför München, Tyskland. SAN PEDRO DE ATACAMA ANTOFAGASTA Cerro La Peineta Kartan visar var ESO har placerat sina observatorier i Chile. Cerro Las Campanas Garching, Tyskland Cerro Cinchado LA SERENA Cerro Tololo Cerro Pachón Cerro Guatulame 4 Chile

La Silla-observatoriet. ALMA, Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array, på Chajnantorplatån. Clem & Adri Bacri-Normier (wingsforscience.com)/eso ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.org) Paranalobservatoriet från luften. Till vänster syns Very Large Telescope på bergstoppen Cerro Paranal, och till höger VISTA, kartläggningsteleskopet för infrarött ljus. J. L. Dauvergne & G. Hüdepohl (atacamaphoto.com)/eso Så här kan E-ELT (European Extremely Large Telescope) på Cerro Armazones komma att se ut. 5

ESO:s vetenskapliga höjdpunkter ESO:s astronomiska upptäckter: 10 i topp 1 Stjärnor som kretsar kring Vintergatans supertunga svarta hål Flera av ESO:s flaggskeppsteleskop har användes för att fånga rörelserna hos stjärnor som kretsar kring bjässen i hjärtat av vår galax, i större detaljrikedom än någonsin förut och över en period av nästan tjugo år. 2 Det accelererande universum Med observationer av exploderande stjärnor, bland dem mätningar gjorda med ESO:s teleskop vid La Silla och Paranal, har två oberoende forskarlag kunnat visa att universums utvidgning accelererar. År 2011 tilldelades Nobelpriset i fysik för detta forskningsresultat. 3 Den första bilden på en exoplanet VLT var först med att avbilda en planet utanför vårt solsystem. Planeten, som har en massa på fem gånger Jupiters, kretsar kring en misslyckad stjärna en brun dvärg på ett avstånd av 55 gånger avståndet mellan jorden och solen. 4 Gammablixtar kopplas till supernovor och sammansmältande neutronstjärnor ESO:s teleskop har löst en seglivad kosmisk gåta genom att ge definitivt bevis som kopplar gammablixtar med lång varaktighet till tunga stjärnors slutgiltiga explosioner. Ett teleskop vid La Silla kunde dessutom för första gången observera det synliga ljuset från en kortvarig gammablixt och därmed visa att dessa har sannolikt sitt ursprung i den våldsamma kollisionen mellan två sammansmältande neutronstjärnor. 5 Att mäta den kosmiska temperaturen VLT har detekterat molekyler av kolmonoxid i en galax som ligger nästan 11 miljarder ljusår bort, en bragd som tog 25 år att uppnå. Observationen gjorde det möjligt för astronomer att noggrant mäta den kosmiska temperaturen, något som aldrig gjorts tidigare för en så avlägsen tid i universums historia. 7 Utbrott från Vintergatans supertunga svarta hål VLT och APEX arbetade tillsammans för att studera våldsamma utbrott i närheten av det supermassiva svarta hålet i Vintergatans mitt. Teleskopen har påvisat material som sträcks ut medan det kretsar i det intensiva gravitationsfältet i närheten av det centrala svarta hålet. Dessutom har enastående observationer gjorda med VLT avslöjat kraftiga utbrott av infrarött ljus från områden nära det svarta hålet, något som starkt tyder på att det roterar mycket fort. 8 Direkta mätningar av exoplaneters atmosfärer Atmosfären hos en exoplanet av typen superjord har för första gången analyserats av VLT. Planeten, som går under beteckningen GJ 1214b, studerades medan den passerade framför sin värdstjärna och delar av stjärnljuset passerade genom planetens atmosfär. 9 Planetsystemet med flest planeter Astronomer som använt planetjägaren HARPS har upptäckt ett system som innehåller minst fem planeter, som alla kretsar kring den solliknande stjärnan HD 10180. Även två andra planeter kan finnas i systemet, varav en som kan vara planeten med lägst massa av alla som hittats. Vidare har teamet hittat bevis för att planeternas avstånd från sin stjärna följer ett regelbundet mönster, som i vårt solsystem. 10 Stjärnrörelser i Vintergatan Efter fler än 1000 observationsnätter under en period på 15 år vid La Silla har astronomer mätt upp rörelserna hos fler än 14 000 solliknande stjärnor i solens grannskap i galaxen. Detta visade att vår hemgalax har haft ett mycket mer turbulent och kaotiskt liv än vad som tidigare antagits. 6 Vintergatans äldsta kända stjärna Med ESO:s VLT har astronomer mätt åldern hos vår galax äldsta kända stjärna. Dess ålder på 13,2 miljarder år innebär att stjärnan föddes under epoken då universums tidigaste stjärnor bildades. Uran har dessutom hittats i en stjärna i Vintergatan och därmed kunnat använts som ett oberoende sätt att uppskatta galaxens ålder. 6

1 2 3 4 6 7 8 9 10 7

Galaxen Centaurus A (NGC 5128). Bilden togs med kameran WFI (Wide Field Imager) på MPG/ ESO:s 2,2-metersteleskop vid La Sillaobservatoriet i Chile. 8

Den spektakulära Carinanebulosan i en detaljrik bild från kartläggningsteleskopet VST (VLT Survey Telescope) vid Paranalobservatoriet. Bilden togs med hjälp av Chiles president, Sebastián Piñera. ESO. Tack till: VPHAS+ Consortium/Cambridge Astronomical Survey Unit Denna mäktiga utsikt mot stjärnbarnkammaren IC 2944 släpptes för att fira en milstolpe: 15 år av ESO:s Very Large Telescope. 9

VLT (Very Large Telescope) Very Large Telescope (VLT) är flaggskeppet för europeisk optisk astronomi nu i början av det tredje millenniet. VLT är världens mest avancerade optiska instrument, en uppställning av fyra enhetsteleskop, vart och ett med en rekordstor huvudspegel med diameter 8,2 meter. Dessutom ingår fyra rörliga 1,8-meters hjälpteleskop som kan arbeta tillsammans och bilda en interferometer. De fyra 8,2-meters teleskopen som utgör VLT kan även användas var för sig. Dessa teleskop är så kraftfulla att ett av dem kan användas för att avbilda himlakroppar som lyser fyra miljarder gånger ljussvagare än som kan uppfattas med blotta ögat. Instrumentprogrammet för VLT är det mest ambitiösa som någonsin drivits för ett enda observatorium. Det innefattar kameror och spektrografer som täcker ett stort spann i våglängd, från ultraviolett ljus (0,3 µm) ända till mellanvågigt infrarött (20 µm). VLT:s fyra teleskop huseras i kompakta, termiskt kontrollerade byggnader som roterar tillsammans med teleskopen. Detta minimerar avsevärt de lokala förhållandenas påverkan på observationerna, såsom luftturbulens i teleskoptuben som kan resultera från variationer i temperatur och vindflöde. Det första enhetsteleskopet började rutinmässiga vetenskapliga observationer den 1 april 1999. VLT:s påverkan på den observationella astronomin har redan varit enorm. Detta är världens mest produktiva markbaserade astronomiska anläggning, och varje dag publiceras i snitt fler än en expertgranskad forskningsartikel baserad på resultat från VLT. VLT i solnedgången. 10

UT3 (Melipal) ISAAC SPHERE (2014) X-SHOOTER VIMOS UT4 (Yepun) AOF (2015) HAWK-I SINFONI NACO MUSE LGS UT2 (Kueyen) FLAMES UVES VST OmegaCAM VISTA VIRCAM UT1 (Antu) CRIRES KMOS FORS2 VLT Inkoherent kombinerat fokus: ESPRESSO (2016) VLTI MIDI AMBER PRIMA Gästinstrument GRAVITY (2015) MATISSE (2015) Instrument på Very Large Telescope. ESO/G.Hüdepohl (atacamaphoto.com) 11

Adaptiv optik Luftturbulens i jordens atmosfär förvränger bilder som tas av teleskop även på de bästa observationsplatserna, som ESO:s i Chile. Turbulensen gör så att stjärnorna tindrar på ett sätt som behagar poeter men som är frustrerande för astronomer, eftersom den suddar ut kosmos finaste detaljer. Genom att observera från rymden kan astronomerna undvika den här effekten. Men de höga kostnaderna för konstruktion och drift av rymdteleskop jämfört med observatorier på marken sätter gränser för hur stora och ambitiösa teleskop i rymden kan bli. För att lösa problemet har astronomerna utvecklat en teknik som kallas adaptiv optik. Sofistikerade speglar vars form kan ändras av datorer korrigerar i realtid för atmosfärens störande effekt, och gör att bilderna blir lika skarpa som de från rymdteleskop. Med adaptiv optik kan mycket finare detaljer observeras hos mycket svagare astronomiska objekt än vad som annars skulle ha varit möjligt från marken. För att den adaptiva optiken ska fungera krävs att en tämligen stark referensstjärna ligger väldigt nära objektet som studeras. Referensstjärnan används för att mäta hur atmosfären suddar ut detaljerna så att spegeln kan korrigera för det. Eftersom lämpliga stjärnor inte är tillgängliga överallt på natthimlen kan astronomer skapa artificiella stjärnor genom att lysa med en stark laserstråle 90 kilometer upp i jordens övre atmosfär. Tack vare dessa laserstjärnor kan nu nästan hela himlen observeras med adaptiv optik. ESO har gått i bräschen för utvecklingen av adaptiv optik och laserguidestjärnor, i samarbete med flera europeiska institut och industrier. ESO:s utrustning för adaptiv optik har lett till många spännande forskningsresultat. Bland dessa kan räknas den första direkta avbildningen av en exoplanet (se sidan 6) och detaljerade studier av omgivningen kring det svarta hålet i Vintergatans mitt (se sidan 6). Den nästa generation av adaptiva optiksystem kommer att installeras på både VLT och E-ELT, European Extremely Large Telescope. Bland annat kommer flera laserguidestjärnor att användas samtidigt på VLT, och avancerade instrument för adaptivoptik, såsom planetjägare, kommer att utvecklas. Ännu mer avancerade system, som är specialanpassade för att möta E-ELT:s utmaningar, utvecklas redan nu. De senaste framstegen har dessutom banat vägen för större synfält, vilket i sin tur kommer att påverka konstruktionen av framtidens adaptiva optiksystem för både VLT och E-ELT. Den här illustrationen visar hur adaptiv optik fungerar. Ljusstrålar Atmosfärisk turbulens Sekundärspegel Huvudspegel Deformerbar spegel Astronomisk kamera Dator Mätning av turbulens 12

Lasern PARLA vid VLT. Lasern används för att skapa en konstgjord stjärna 90 kilometer upp i atmosfären. ESO/G.Hüdepohl (atacamaphoto.com) 13

VLT:s interferometer De enskilda teleskopen som utgör VLT kan kombineras för att bilda den jättelika VLT-interferometern. Med detta instrument kan astronomer se detaljer som är uppemot 16 gånger finare än med de enskilda teleskopen och därmed studera himlafenomen i aldrig tidigare uppnådd detalj. Med VLTI är det möjligt att urskilja detaljer på andra stjärnors ytor och till och med att studera omgivningen hos ett svart hål i mitten av en annan galax. Med ett komplext system av speglar i underjordiska tunnlar kombinerar VLTI ljusstrålar från teleskopen. Skillnaden i färdvägar för de olika ljusstrålarna får inte överstiga en tusendels millimeter på mer än hundra meter. Med detta 130-meter stora virtuella teleskop kan VLTI göra mätningar som motsvarar att från marken urskilja ett skruvhuvud på den Internationella rymdstationen i sin omloppsbana 400 kilometer ovanför jorden. Ett av de fyra 1,8-meters hjälpteleskopen som ingår i VLT-interferometern. Panoramabild av VLTI-tunneln. 14

Hjälpteleskopen i VLTI Även om de 8,2-meters enhetsteleskopen kan kombineras i VLTI, används de oftast för andra ändamål och är bara tillgängliga för interferometriska observationer under ett begränsat antal nätter varje år. För att kunna dra nytta av VLTI:s kraft under alla årets nätter finns fyra mindre hjälpteleskop (Auxiliary Telescopes eller AT) tillgängliga. Hjälpteleskopen är monterade på räls och kan flyttas mellan precist definierade observationslägen. Från dessa positioner reflekteras ljusstrålar från teleskopens speglar och kombineras i VLTI. Hjälpteleskopen är mycket ovanliga teleskop. I sina kupoler är de självförsörjande, med varsin uppsättning av elektronik, ventilation, hydraulik och klimatsystem. Vart och ett har en egen transportör som lyfter teleskopet och flyttar det från det ena stället till det andra. ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.org) 15

Kartläggningsteleskop Två andra kraftfulla teleskop finns också på ESO:s Paranalobservatorium: VISTA, Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (kartläggningsteleskop för astronomi i synligt och infrarött ljus) och VST, VLT Survey Telescope (VLT:s kartläggningsteleskop). De är världens kraftfullaste teleskop som endast ägnar sig åt himmelskartläggningar. Tillsammans ökar de mångfaldigt Paranalobservatoriets potential för att göra nya upptäckter. Många av de mest intressanta astronomiska objekten från ljussvaga bruna dvärgstjärnor i Vintergatan till avlägsna kvasarer är sällsynta. Att leta efter dem är som att leta efter en nål i en höstack. De största teleskopen, som ESO:s Very Large Telescope och NASA/ ESA:s rymdteleskop Hubble, kan endast studera en extremt liten del av himlen åt gången. VISTA och VST är istället byggda för att både snabbt och djupt fotografera stora områden på himlen. De två teleskopen genomför för närvarande flera noga planerade himmelskartläggningar och håller på att skapa gigantiska arkiv av både bilder och kataloger över objekt. Dessa arkiv kommer astronomer kunna använda i flera decennier framöver. Dessa kartläggningar ger redan forskningsresultat. Dessutom blir intressanta objekt som upptäcks av kartläggningsteleskopen föremål för detaljerade studier hos både grannen VLT och hos andra teleskop på jorden och i rymden. Kartläggningsteleskopen huseras i kupoler som ligger nära VLT och delar samma utomordentliga observationsförhållanden och en liknande högeffektiv driftsmodell. VISTA:s huvudspegel har en diameter på 4,1 meter vilken gör teleskopet till världens kraftfullaste kartläggningsteleskop för infrarött ljus. I hjärtat av VISTA finns en 3-tons kamera som innehåller 16 detektorer för infrarött ljus med totalt 67 megapixlar. Ingen annan kamera för kortvågigt infrarött ljus har ett så brett synfält. VST är ett toppmodernt 2,6-metersteleskop som utrustats med kameran OmegaCAM. Denna bjässe till 268-megapixels ccd-kamera har ett synfält som täcker ett område på himlen större än fyra fullmånar. VST kompletterar VISTA och håller på att kartlägga himlen i synligt ljus. VST är resultatet av ett samarbete mellan ESO och det Astronomiska observatoriet i Capodimonte i Neapel, ett forskningscentrum hos Italiens Nationella institut för astrofysik (INAF). Inuti VISTA:s kupol. VST, VLT Survey Telescope, är världens största teleskop för kartläggningar av himlen i synligt ljus. ESO/G. Lombardi (glphoto.it) 16

ESO/INAF-VST/OmegaCAM. Tack till: OmegaCen/Astro-WISE/Kapteyn Institute ESO/J. Emerson/VISTA. Tack till: Cambridge Astronomical Survey Unit Denna vidvinkelbild på Orionnebulosan (Messier 42) togs av VISTA vid Paranalobservatoriet i Chile. Nebulosan ligger omkring 1350 ljusår från jorden. På den första bilden som släpptes från VST syns stjärnfabriken Messier 17, även känd som Omeganebulosan eller Svannebulosan. 17

ALMA Högt upp på Chajnantorplatån i de chilenska Anderna driver ESO tillsammans med sina partnerorganisationer teleskopet ALMA (Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array) världens mest avancerade teleskop för att studera ljus från de kallaste objekten i universum. Detta ljus har typiskt en våglängd på omkring en millimeter, vilket ligger mellan infrarött ljus och radiovågor i det elektromagnetiska spektret, och kallas därför millimeter- eller submillimeterstrålning. ALMA kan studera universum vid dessa våglängder med både känslighet och detaljrikedom som saknar motstycke, med upp till tio gånger skarpare syn än Hubbleteleskopet. Det kompletterar även bilder som är tagna med VLT:s interferometer. Ljus vid dessa våglängder kommer bland annat från gigantiska moln i rymden mellan stjärnorna, där temperaturerna kan vara så låga som 263 grader Celsius, samt från några av de yngsta och mest avlägsna galaxerna i universum. Astronomerna kan använda det här ljuset för att studera de kemiska och fysikaliska tillstånden i molekylmolnen täta områden av gas och stoft där nya stjärnor föds. Observerar man i synligt ljus ligger dessa områden i universum oftast dolda i mörker, men i millimeter- och submillimeterljus lyser de starkt. ALMA studerar byggstenarna för stjärnor, planetsystem, galaxer, och livet självt. Genom att förse forskarna med detaljerade bilder av stjärnor och planeter som håller på att födas i närheten av vårt solsystem, och genom att detektera avlägsna galaxer som bildas utkanten av det observerbara universum, kommer ALMA att ge astronomer svar på några av de viktigaste frågorna om våra kosmiska ursprung. Millimeter- och submillimeterstrålning öppnar ett fönster mot det gåtfulla kalla universum, men dessa signaler från rymden absorberas nästan helt av vattenångan i jordens atmosfär. Därför måste teleskop för dessa våglängder byggas på torra platser högt över havet. Det är därför ALMA, som är det största astronomiska projektet i världen, byggdes 5000 meter över havsnivån på Chajnantorplatån. Luften över observationsplatsen, 50 kilometer öster om San Pedro de Atacama i norra Chile, har bland de lägsta halterna av vattenånga i världen. Bättre förhållanden för observationer finns enligt astronomer inte någon annanstans, men det kräver också att de driver ett förstklassigt observatorium under svåra och syrefattiga villkor. Chajnantor ligger mer än 750 meter högre än observatorierna på Mauna Kea, och 2400 meter högre än VLT på Cerro Paranal. ALMA-projektet är ett samarbete mellan Europa, Nordamerika och Östasien i samverkan med Chile. I Europa stöds ALMA av ESO, i Nordamerika av US National Science Foundation (NSF) i samarbete med Kanadas National Research Council (NRC) samt Taiwans Nationella vetenskapsråd (NSC) och i Östasien av Nationella instituten för naturvetenskap (NINS) i Japan i samarbete med Academia Sinica (AS) i Taiwan. Bygget och driften av ALMA leds för Europas del av ESO, för Nordamerika av National Radio Astronomy Observatory (NRAO), som drivs av Associated Universities, Inc. (AUI), och för Östasien av Nationella astronomiska observatoriet i Japan (NAOJ). Joint ALMA Observatory (JAO) står för gemensam ledning och gemensam organisation för bygget, driftsättning och drift av ALMA. Flygbild över Chajnantorplatån. Här, 5000 meter över havet i de chilenska Anderna, finns antennerna som tillsammans utgör ALMA. 18

ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) Vid ALMA:s driftcentral OSF (Operations Support Facility) i de chilenska Anderna får en europeisk ALMA-antenn på 100 ton skjuts av Lore, en av de gigantiska ALMA-transportörerna. Clem & Adri Bacri-Normier (wingsforscience.com)/eso 19

Antenngalaxerna är ett par förvrängda spiralgalaxer som håller på att kollidera. De ligger ungefär 70 miljoner ljusår från oss. I den här bilden kombineras ALMA:s observationer, gjorda vid två olika våglängdsband under observatoriets testfas, med observationer i synligt ljus från NASA/ ESA:s Hubbleteleskop. ALMA (ESO/NAOJ/NRAO). Bild tagen i synligt ljus: NASA/ESA Hubble Space Telescope ALMA har en revolutionerande utformning, med 66 högprecisionsantenner. En huvuduppställning med 50 sammankopplade antenner på 12 meter i diameter fungerar som ett enda teleskop en interferometer kompletteras av en andra uppställning med fyra 12-meters och tolv sju-metersantenner. Antennerna kan flyttas över ökenplatån över avstånd mellan 150 meter och 16 kilometer, vilket ger ALMA en kraftfull zoom -funktion. ALMA:s superdator, korrelatorn, kan göra 17 000 biljoner beräkningar per sekund. Det gör den till en av världens snabbaste specialinriktade datorer. ALMA invigdes 2013, men tidiga vetenskapliga observationer med ett mindre antal antenner startade redan 2011. 20

APEX Astronomerna har ett annat teleskop på Chajnantor för millimeter- och submillimeterastronomi: Atacama Pathfinder Experiment (APEX), som på många sätt kompletterar ALMA. APEX är ett 12-metersteleskop baserat på en prototypantenn för ALMA, och delar samma observationsplats. APEX har använts i många år innan ALMA och nu när ALMA är färdigbyggt tar APEX på sig en viktig roll som kartläggningsteleskop. Astronomerna använder APEX för att studera förhållanden inuti molekylmoln, såsom de omkring Orionnebulosan eller Skapelsens pelare i Örnnebulosan. De har hittat kolmonoxidgas och komplexa organiska molekyler, samt för första gången laddade molekyler som innehåller fluor. Dessa upptäckter ger oss bättre kunskap om de töcken av gas där nya stjärnor föds. APEX är ett samarbetsprojekt mellan Max Planck-institutet för radioastronomi (MPIfR), Onsala rymdobservatorium och ESO. Teleskopet drivs av ESO. Det följer i fotspåren efter teleskopet SEST ( Swedish ESO Submillimetre Telescope) som drevs vid La Silla mellan 1987 och 2003 i samarbete mellan ESO och Onsala rymdobservatorium. ESO/Digitized Sky Survey 2 APEX-bild av stjärnor som bildas i Orionnebulosan. APEX under månen. ESO/B. Tafreshi (twanight.org) 21

E-ELT Extremt stora teleskop anses världen över vara en av de viktigaste prioriteringarna inom markbunden astronomi. De kommer att betyda en enorm ökning av vår kunskap inom astrofysik och möjliggör detaljerade studier av många fenomen: planeter omkring andra stjärnor, de första objekten i universum, supertunga svarta hål, samt beskaffenheten hos och fördelningen av den mörka materian och den mörka energin som dominerar universum. Det revolutionerande European Extremely Large Telescope (E-ELT) kommer att ha en 39 meter stor huvudspegel och kommer att vara världens största teleskop för observationer av synligt och infrarött ljus: världens största öga mot himlen. E-ELT kommer att vara större än alla nu existerande forskningsteleskop för synligt ljus tillsammans och kommer att samla in 13 gånger mer ljus än dagens största motsvarande teleskop. Redan från start kommer E-ELT att kunna korrigera för atmosfäriska störningar och ta bilder som är 16 gånger skarpare än de tagna med Hubbleteleskopet. Det har en ny utformning med fem speglar och huvudspegeln består av 798 hexagonala segment, vart och ett 1,4 meter tvärsöver men bara 5 centimeter tjocka. Driften planeras starta omkring 2023. Då kommer E-ELT att ta sig an vår tids största vetenskapliga utmaningar, samt sikta mot att vara först med ett antal viktiga upptäckter, till exempel att hitta jordliknande planeter kring andra stjär- nor i de beboeliga zonerna där liv skulle kunna finnas ett av de viktigaste målen för den moderna observationella astronomin. Det kommer också att göra stjärnarkeologi genom att studera gamla stjärnor och stjärnpopulationer i närliggande galaxer, ge viktiga bidrag till observationell kosmologi genom att mäta egenskaperna hos de första stjärnorna och galaxerna, samt bestämma egenskaperna hos den mörka materian och den mörka energin. Förutom allt detta planerar astronomerna även för det oväntade de upptäckter som görs med E-ELT kommer med all säkerhet att väcka nya och oförutsägbara frågor. 22

Natt på Cerro Armazones, platsen för det kommande European Extremely Large Telescope. Flera testsegment av den gigantiska huvudspegeln till E-ELT genomgår för tillfället tester i närheten av ESO:s huvudkontor i Garching, Tyskland. Framtidens E-ELT, som det kan komma att se ut. 23

Tre planeter dansar över La Silla. Ovanför teleskopens runda kupoler visar tre planeter i vårt solsystem upp sig Jupiter (överst), Venus (nedan till vänster) och Merkurius (nedan till höger) precis efter solnedgången, upptagna med sin kosmiska dans. 24

La Silla La Silla-observatoriet, 600 kilometer norr om Santiago i Chile och på 2400 meters höjd över havet, har varit ett fäste för ESO sedan 1960-talet. Än idag driver ESO här två av världens bästa teleskop i 4-metersklassen, vilket gör att La Silla kan behålla sin position som ett av världens mest vetenskapligt produktiva observatorier. New Technology Telescope (NTT), med en 3,58-meters huvudspegel, bröt ny mark för formgivning och bygge av teleskop. Det var det första teleskopet som hade en huvudspegel som är styrd av en dator (aktiv optik), en teknik som utvecklades av ESO och som nu används av VLT och de flesta andra teleskop i världen. Vid La Silla finns också ESO:s 3,6-metersteleskop som har använts sedan 1977. Efter stora uppgraderingar ligger det fortfarande i framkanten bland teleskop i 4-metersklassen på södra halvklotet. Här finns världens mest framgångsrika exoplanetletare: HARPS, en spektrograf med enastående noggrannhet. Infrastrukturen vid La Silla används också av många av ESO:s medlemsstater för speciella projekt. Bland dessa finns det schweiziska 1,2-meters Leonhard Euler-teleskopet, gammablixtjägarna Rapid Eye Mount (REM) och TAROT (Télescope à Action Rapide pour les Objets Transitoires), samt teleskop med bredare användningsområden, som MPG/ESO:s 2,2-metersteleskop och det danska 1,54-metersteleskopet. Kameran Wide Field Imager på MPG/ESO:s 2,2-metersteleskop har 67 miljoner pixlar och har tagit många spektakulära bilder av himlaobjekt, av vilka vissa har nått ikonstatus. ESO/Y. Beletsky 25

Från idéer till publicerade artiklar: flödet av data Driften av ESO:s teleskop är en sammanhängande process som startar då astronomer skickar in beskrivningar av föreslagna observationsprojekt med syfte att svara på specifika vetenskapliga frågor. Dessa ansökningar granskas av experter inom forskarkåren och de antagna projekten översätts sedan till detaljerade beskrivningar av vilka observationer som ska göras. Sedan utförs observationerna vid teleskopet, och data som samlas in görs omedelbart tillgängliga till forskningsgrupperna som beställt dem. De vetenskapliga observationerna och tillhörande kalibreringsdata används också av ESO:s forskare för att i detalj övervaka datakvalitén och hur instrumenten fungerar, för att därmed garantera att de presterar enligt specifikationerna. Hela processen bygger på en kontinuerlig överföring av information mellan observatorierna i Chile och ESO:s huvudkontor i Garching, Tyskland. Alla observationer som samlas in, inklusive kalibreringsdata, lagras i ESO:s vetenskapliga arkiv. Här finns all information om alla observationer som gjorts sedan driftstarten för VLT, dess interferometer och för kartläggningsteleskopen VISTA och VST. Arkivet innehåller också observationer gjorda med teleskopen vid La Silla och med submillimeterteleskopet APEX på Chajnantor. Observationer som lagras i arkivet blir typiskt tillgängliga för alla ett år efter att de gjordes, vilket gör det möjligt för andra forskare ta del av och studera dem. Det traditionella sättet att observera är att allokera speciella datum då astronomerna måste resa till teleskopet för att själva utföra observationerna, med hjälp av experterna i observatoriets personal. Enligt denna modell, som kallas visitor mode, kan astronomerna anpassa sina observationsstrategier i realtid efter de data de samlar in och de aktuella atmosfäriska förutsättningarna. Men det finns inget sätt att garantera att de nödvändiga observationsförhållanden uppnås under den tid som astronomen fått tilldelad. ESO har tagit fram ett alternativt schema som kallas service observing. Observationerna, som specificeras fullständigt av astronomerna som ansökt om dem, schemaläggs flexibelt vid teleskopet och utförs endast då förutsättningarna är passande. Varje observation måste därför specificera under vilka förhållanden som den kan utföras för att nå sina vetenskapliga mål. Även om astronomen under denna sorts flexibla schemaläggning inte kan bestämma observationsstrategin i realtid, har den ändå många fördelar. Service observing väljs nu av 70 procent av VLT:s användare. ESO:s datacentral vid huvudkontoret i Garching utanför München, Tyskland. Här arkiveras data från ESO:s teleskop och härifrån sprids den också till forskare. 26

Partnerskap Att främja samarbete inom astronomin utgör en del av kärnan i ESO:s uppdrag. Organisationen har därför spelat en avgörande roll i att skapa ett europeiskt område för forskningsverksamhet (European Research Area) för astronomi och astrofysik. ESO:s medlemsländers flaggor vajar vid VLT. Varje år använder tusentals astronomer från både ESO:s medlemsländer och andra länder data från ESO:s observatorier för sin forskning. Astronomer bildar ofta internationella forskargrupper, med medlemmar från många olika länder, vars resultat publiceras i hundratals vetenskapliga artiklar varje år. ESO har ett omfattande program för så kallade fellows (unga astronomer med doktorsexamen) och studenter, och medverkar därför till rörligheten hos europeiska forskare. Seniora forskare från medlemsländerna och andra länder arbetar också under perioder som besökande forskare hos ESO. Dessutom anordnar ESO internationella konferenser riktade mot astronomisk forskning i framkanten, samt bidrar med logistisk hjälp till den internationella tidskriften Astronomy & Astrophysics. För att erbjuda användarna allt bättre astronomiska teleskop och instrument samarbetar ESO nära med ett stort antal europeiska högteknologiska företag. Europeisk industri spelar en viktig roll i att ESO:s projekt förverkligas. Sådana projekt skulle inte vara möjliga utan det aktiva och entusiastiska deltagandet från kommersiella partner från alla medlemsländerna och Chile. Inom teknikutveckling behåller ESO täta kontakter med många forskargrupper i medlemsländerna och utanför. Astronomer i medlemsländerna är således djupt involverade i att både planera nya vetenskapliga instrument, för både befintliga och framtida teleskop, och att göra verklighet av dessa planer. Instrumentutveckling ger även viktiga möjligheter för nationella excellenscentra och lockar dessutom många unga forskare och ingenjörer. Den Europeiska kommissionen och EIROforum avlägger löfte om att förlänga samarbete med ESO. Gruppfoto från konferensen Science from Next Generation Imaging Spectroscopic Surveys. Alvio Renzini vid konferensen ESO@50, som firade 50 år av det Europeiska sydobservatoriet. M. McCaughrean (ESA)/ESO 27

www.eso.org ESO:s huvudkontor Karl-Schwarzschild-Str. 2, 85748 Garching bei München, Tyskland Tel.: +49 89 32006 0 Fax: +49 89 3202362 E-post: information@eso.org ESO/T. Preibisch 08.2014 Swedish