Artikkel

Teleskopet som fløy fra Sverige til Canada

Ballongen gjøres klar, med kranbil
Ballongen gjøres klar til ferden. Teleskopet som skal henge under ballongen, står fortsatt og venter på kranbilen til venstre. Foto: Sami Solanki, Max Planck Institute for Solar System Research (MPS)

Teleskopet som fløy fra Sverige til Canada

Det svevende solobservatoriet Sunrise løftes over 35 kilometer opp i luften av en gigantisk heliumballong. Varme eksplosjoner på sola og kilden til store plasmastrømmer er blant temaene det forskes på.
Sunrise sin bane fra Sverige til Canada
Flyruten til de to Sunrise-ballongferdene Sunrise 1 (rød) og Sunrise 2 (blå). Begge startet i nord-Sverige og landet på ulike steder nord i Canada. Figur fra Solanki et al. (2017)

Solobservatoriet Sunrise har hittil vært oppe i luften to ganger; den første flyturen var i 2009 og den foreløpig siste i 2013. Begge turene startet i Kiruna i Sverige og endte i det nordlige Canada. Teleskopet med de vitenskapelige instrumentene hang under ballongen hele veien.

Teleskopet til Sunrise har et speil på én meter i diameter. Dette er det største solteleskopet som noensinne har forlatt jordas overflate. Når ballongen stiger høyt over skyene og lar den forstyrrende luften være igjen her nede ved bakken, blir bildene fra teleskopet skarpere og bedre å analysere for forskerne .

På ballongens foreløpig siste reise fløy Sunrise i litt over fem dager mens observasjoner av sola hele tiden ble samlet inn. To instrumenter var montert på teleskopet, et ultrafiolett kamera og en magnetograf som registrerte magnetisk aktivitet på sola. Tilsammen samlet disse instrumentene inn over 100 000 bilder med høy oppløsning.

Ballongentusiast

Shahin Jafarzadeh
Solforsker Shahin Jafarzadeh på kontoret sitt på Institutt for teoretisk astrofysikk. Foto: Anna Kathinka Dalland Evans/ITA.

Forsker Shahin Jafarzadeh i solfysikkgruppen ved Institutt for teoretisk astrofysikk er Norges eneste medlem i det svært så internasjonale Sunrise-samarbeidet. Prosjektet er et samarbeid mellom flere institutter i Tyskland, Spania og USA og har støtte fra NASA. Prosjektet ledes av Max Planck-instituttet for forskning på solsystemet.

– Hvordan ble du så involvert i Sunrise?

– Jeg tok doktorgraden ved Max Planck-instituttet for solsystemforskning i Tyskland. Da jobbet jeg med de fantastiske dataene fra den første flygningen i 2009, og jeg fikk mye erfaring med denne typen observasjoner. Siden har jeg vært en aktiv deltager i den vitenskapelige forskergruppen som arbeider med Sunrise. Etter ballongens andre flygning ble jeg fascinert av de nye, nydelige dataene og de nye oppdagelsene – jeg ble så engasjert at jeg gjorde så mye forskning på dette prosjektet som jeg overhodet kunne. 

Bli med på ballongferden: Følg med Sunrise i denne time-lapse-filmen fra kameraer montert under ballongen. Fra oppsktyning i Sverige og til (kræsj-)landing i Canada:

Spesialutgave av tidsskrift 

Jafarzadehs og de andre forskernes iherdige jobbing har gitt resultater. I mars 2017 kom tidsskriftet Astrophysical Journal Supplement med en spesialutgave der hele 17 artikler handlet om de vitenskapelige resultatene fra flygningene til Sunrise. Shahin Jafarzadeh er førsteforfatter på fire av disse artiklene, en betydelig andel, spesielt tatt i betraktning at Norge har så få forskere med i dette prosjektet.

I tillegg er han medforfatter på to av de andre artiklene sammen med en ny PhD-student fra Max Planck-instituttet.

Ballongen i lufta
Ballongen er i lufta, teleskopet slippes av kranbilen. Foto: Peter Barthol, Max Planck Institute for Solar System Research (MPS).

Den forstyrrende atmosfæren

Observasjoner tatt fra teleskoper på bakken forstyrres av bevegelser i jordas atmosfære. Strømningene i atmosfæren gjør bildene uskarpe. Dette er ekstra merkbart for observasjoner av sola, som nødvendigvis må gjøres på dagtid. Om dagen er det nemlig ekstra mye forstyrrelser. Solas stråling og intense hete øker turbulensen i atmosfæren, slik at sollyset forstyrres og forandres før det når frem til instrumentene helt nede på bakken.

– Hva er det som er bra med bildene fra Sunrise?

– Observasjoner som er tatt fra over jordas atmosfære slipper unna de forstyrrende effektene som atmosfæren lager. Romteleskoper på satellitter i bane rundt jorda er én måte å ta slike uforstyrrede bilder på, men satellitter er veldig kostbare. Ballongeksperimenter er mye rimeligere, men de har sine egne utfordringer. For eksempel kan det være vanskelig å stabilisere ballongen. 

Solforskningsfeltet er nå blitt så avansert at forskere studerer finstruktur og små hendelser på overflaten av sola. Derfor er høy romlig oppløsning på bildene helt nødvendig. 

– Sunrise bærer med seg det største solteleskopet som noensinne har forlatt bakken. Det store speilet i teleskopet gjør at Sunrise produserer bilder med høy oppløsning, og uten den forstyrrende atmosfæreeffekten blir bildene ekstra skarpe, forklarer Shahin. 

– Bildene fra Sunrise er stabile, de er tatt i en sammenhengende tidsserie over ganske lang tid, og de har høy kvalitet. Mye god forskning kan gjøres med disse bildene!

I tillegg tar det ultrafiolette kameraet på teleskopet i ballongen bilder som det faktisk er umulig å ta fra bakken, fordi denne ultrafiolette strålingen ikke slipper gjennom atmosfæren i det hele tatt.

Slik gjorde de det: I denne filmen kan du følge planleggingen av Sunrise 1, utsendingen av ballongen og analysen av dataene som teleskopet samler inn. 

Lærer mer om både stille og aktiv sol

Prosjektets hovedmål har vært å lære mer om solas magnetfelt og den effekten dette magnetfeltet har på solas øverste lag. Disse øverste lagene på sola kalles gjerne solas atmosfære.

Sola har en naturlig syklus og går gjennom både stille og mer aktive perioder. Da Sunrise fløy for første gang, hadde den en ganske stille periode, det vil si at det var få solflekker og ikke så mange utbrudd og eksplosjoner fra sola. 

Med observasjoner fra denne perioden utforsket Jafarzadeh og kollegaene hans små magnetiske elementer på sola, såkalte magnetic bright points (MBP) som finnes i de lave delene av solatmosfæren. Jafarzadeh jobbet blant annet med hvordan høyfrekvente bølger beveger seg gjennom disse magnetiske områdene. Dette har betydning for forskernes forståelse av varmetransport i de høyere lagene av solatmosfæren, med andre ord det store mysteriet om hvorfor de ytre sollagene av atmosfæren, og spesielt koronaen, er varmere enn de lavere atmosfærelagene.

– Solas overflate består for det meste av områder som ikke er så aktive, forklarer Jafarzadeh. – Det er viktig å forstå disse stille områdene, som kanskje ikke ser så spektakulære ut, men som tilsammen utgjør over 90 % av solas overflate.

Teleskop i solnedgang på kranbil
Solteleskopet Sunrise i solnedgang. Foto: Peter Barthel, Max Planck Institute for Solar System Research (MPS)

Målet med den andre turen til Sunrise var å undersøke mer aktive områder på sola. Jafarzadeh og medarbeiderne har studert et fenomen i den delen av solatmosfæren som kalles den lave kromosfæren. De beskriver gass som varmes opp og presses inn i tynne, avlange strukturer som blusser opp, eksisterer i kort tid og beveger seg mye.

Disse strukturene har vært studert tidligere, men nå fant forskerne at man kan bruke dem til å kartlegge det magnetiske feltet i lavere atmosfærelag og at de antagelig er et fenomen som ikke er beskrevet så godt ennå. Bølger i disse strukturene bærer med seg store mengder energi som kan være nok til å varme opp solas ytre lag. 

Neste flytur er under planlegging

Sunrise er ikke ferdig med sine flyturer ennå. Den tredje turen er planlagt i 2020, denne gangen også med bidrag fra japanske forskere.

Mer på Titan.uio.no:

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)

Les også

Løvenes konge-pastisj

Kampen om dyretronen

En sibirsteinbukk-hunn vil bare følge den hannen som har vunnet i kamp mot de andre, hos flekkhyenen er det hannene som vier livet sitt til å følge hunnene. Sosialt hierarki i dyreriket er like varierende som dyrene selv.

Hus begravd i slam etter Lusi-utbruddet

Kilden til verdens største slamutbrudd er funnet

I 2006 ble det utløst flere slamutbrudd fra vulkaner nordøst på den svært folkerike øya Java.  Det mest aktive utbruddet - Lusi - er fortsatt aktivt, og forskerne ser det nå i samenheng med et nærliggende vulkansystem.

Professor Norbert Roos med et av IBVs kryoelektronmikroskoper

Mange ristet på hodet, men resultatet ble en nobelpris

Kjemikeren Jacques Dubochets første forsøk på å lage et kryoelektronmikroskop endte med at linsene i mikroskopet ble brukt til verdens dyreste askebegre. De neste forsøkene gikk bedre, og nå er innsatsen belønnet med en nobelpris.