Teleskopet som såg ett svart hål

Teleskopet som såg ett svart hål

Photo credit for image above: Nicolas Billot, IRAM 30-meter telescope

På toppen av bergskedjan Sierra Nevada, strax öster om Granada i södra Spanien, ligger ett teleskop som var med och fotograferade ett svart hål. Jag åkte dit för att ta reda på hur det är att arbeta vid teleskopet.

”Jag ska leta efter livets byggstenar i Orions bälte.”

Sara är en ung astronom från Madrid. Hon sitter i sätet framför mig. Vi är på väg mot ett teleskop som ligger på toppen av bergskedjan Sierra Nevada. Teleskopet drivs av IRAM, Institut de Radioastronomie Millimétrique, ett franskt och spanskt samarbete.

”Livets byggstenar kanske kommer från rymden”, berättar Sara. ”Organiska molekyler skapas där. De virvlar runt i kosmiska gasmoln som kan kollapsa till stjärnor och planeter. Vissa av dem kanske hamnar på en planet och blir till förutsättningar för liv.”

Teleskopet kan inte bara se dessa molekyler. Det kan också se svarta hål, eller, för att vara mer exakt, teleskopet kan se skuggan som ett svart hål kastar på den heta gas som virvlar runt det.

Bilen stannar framför en mataffär. Chauffören lyfter in kartonger med bananer, apelsiner, svamp, sallad och potatis. Astronomer och personal arbetar och bor vid teleskopet dygnet runt. ”Varje vecka fyller vi på med färsk frukt och grönsaker”, berättar chauffören.

Vi åker vidare. Den spanska vårsolen värmer som en svensk sommar. Apelsiner hänger i träd som står uppradade längst Granadas gator.

När bilen svänger ut på motorvägen kan jag se Sierra Nevada torna upp sig vid horisonten. Ett tunt lager av snö klär topparna.

 

Lugnet som försvann

”Jag har besökt teleskopet ett tiotal gånger,” berättar Sara. ”Det är ett av världens bästa för att se vilka molekyler som finns ute i rymden. Varje molekyl skickar ut en unik signal som teleskopet kan se.”

Signalen som Sara vill studera går inte att se med blotta ögat. Den består av radiovågor. Det ljus vi kan se med ögonen består av elektromagnetiska vibrationer. Synligt ljus vibrerar mellan 430 biljoner och 770 biljoner gånger per sekund. Radiovågor är ljus som vibrerar långsammare än så, mellan 30 och 300 miljarder gånger per sekund. Dessa osynliga vågor formar idag – i form av Wi-Fi och internet, GPS och radar, mikrovågsugnar, bluetooth och förstås radioapparater – våra liv. Radiovågor är närvarande överallt runt omkring oss. Men de kommer inte bara från våra apparater. De sköljer även in över jorden från rymden.

Det var efter andra världskrigets slut som radioastronomin tog fart. Flera astronomer och fysiker hade arbetat för militären under kriget. Där hade de lärt sig hur radio och radar fungerar. När kriget var slut tog de överbliven krigsutrustning som gick att köpa för en spottstyver och byggde radioteleskop.

När astronomerna började kartlägga himlens radiokällor såg de något helt nytt. Natthimlen som vi kan se med blotta ögat – och studera i detalj med teleskop som registrerar synligt ljus – är lugn och stilla.

 

Från Ibiza till Pico Veleta

Vi fortsätter uppåt längst Sierra Nevadas sluttningar. Lövträd ersätts av barrträd. Till slut är det bara grus och små buskar kvar längst vägkanten. Nedanför oss ser jag moln. Luften blir allt tunnare och det slår lock för mina öron.

När vi svänger runt ett hörn ser jag teleskopet på en bergstopp. Det smälter nästan in i det vita snötäcket. I ett garage i en skidanläggning nedanför teleskopet möter vi Antonio och Maria. Antonio är en glad man i 50-års åldern. Han är ansvarig för all logistik kring teleskopet. För drygt tre år sedan arbetade han som hotelldirektör på Ibiza. Nu tar han hand om teleskopets gäster.

”Det är faktiskt inte så stor skillnad från att driva ett hotell”, säger Antonio och skrattar.

Maria pratar glatt med Sara på spanska.

”Hon har jobbat på teleskopet längre än de flesta”, upplyser Antonio. ”Hon är teleskopets hushållerska. I 37 år har hon tagit hand om det. Flera har jobbat länge vid teleskopet, det är som en stor familj.”

Min spanska är inte tillräckligt bra för att jag ska förstå vad Maria och Sara pratar om. Men jag har inga problem att inse vad de diskuterar på radion: Coronaviruset.

”Vi har med oss desinfektionsmedel och ansiktsmasker”, berättar Antonio. ”Coronaviruset har lett till en psykos. Alla är oroliga. Om någon blir sjuk uppe på teleskopet är det ett problem. På vintern är det svårt att komma fram till teleskopet. Vi har en direktlänk till sjukhuset i Granada om någon blir sjuk.”

Vi åker förbi en militäranläggning – ”de tränar specialtrupper” – och stannar vid Hoya de la Mora. Namnet betyder Björnbärsdalen och markerar slutet för den allmänna vägen. Antonio kliver ur bilen och låser upp en bom. Vi åker vidare en kort bit. Chauffören parkerar bilen framför en snövessla. Den ska transportera oss den sista biten fram till teleskopet.

Snövesslan Pisten Bully förde oss den sista vägen upp till teleskopet.

 

Teleskopet möter oss vid 2850 meters höjd, nära bergstoppen Pico Veleta. Teleskopet är 30 meter brett. Likt ett gigantiskt öga av metall spanar det dygnet runt ut i rymden. Bredvid teleskopet reser sig en tre våningar kritvit hög byggnad ur snön.

Anläggningen ser ut som en spioncentral uppe i berget. Men istället för att avlyssna människor försöker astronomerna dechiffrera rymdens meddelanden. Ju större teleskop, desto mer radiovågor kan det samla upp och desto skarpare kan det se vad som döljer sig i universum.

Vi kliver ut ur snövesslan och går in i den vita byggnaden. Jag sätter mobilen på flight mode så att telefonens radiosignal inte stör teleskopet.

IRAM:s 30 meter breda teleskop samt anläggningarna som astronomer och personalen jobbar i. Photo credit: Di Verti Cimes.

 

”Det viktigaste just nu”, säger Antonio, ”är att du känner dig som hemma.”

De första jag möter är kökspersonalen. Fyra kockar jobbar i skift. De har väntat på leveransen. I matsalen ryms tre matbord. Bredvid borden står ett biljardbord och en TV. Föraren av snövesslan – som arbetar för skidanläggningen snarare än teleskopet – slår sig ner framför TV:n.

 

Stjärnskådare på skidor

En astronom sitter framför en av skärmarna. Teleskopet är igång och hon samlar in data om fosformolekyler ute i rymden. På ena skärmen visar hon en bild av det kosmiska gasmolnet som hon försöker observera. På en annan skärm ser jag en karta över himlen. Solen, Merkurius, Venus, Mars, Saturnus och Jupiter svävar ovanför oss. Och Sagittarius A, Vintergatans centrum som hyser ett gigantiskt svart hål, är på väg in i teleskopets blickfång. Men inget av detta går att se med blotta ögat eftersom det är mitt på dagen. Till skillnad från ett teleskop som observerar synligt ljus så kan ett radioteleskop även observera när solen är uppe.

Vi går upp för ett par trappor till den översta våningen och vidare in i kontrollrummet. Det myllrar av skärmar, tangentbord, knappar, lampor och sladdar.

Två astronomer övervakar IRAM-teleskopets observationer inuti kontrollrummet.

 

Ut ur ett kontor kommer Juan Peñalvez. Han är vice föreståndare för teleskopet. Juan är en pigg, äldre man som utstrålar ett slags avslappnad auktoritet.

”Redo för en tur?” frågar han.

Juan pekar på ett schema som är uppklistrat på en vägg.

”Här är schemat för de olika astronomer som kommer hit.”

Det är ett fullproppat schema för de kommande två veckorna. Astronomer från hela världen trängs för att få använda teleskopet. Det kostade mellan 60 och 70 miljoner euro att bygga, och det är viktigt att teleskopet används så mycket som möjligt.

Teleskopets kontrolldel, bredvid astronomernas avdelning, har flera varningslampor som lyser om något går snett. Motorer och elförsörjning, elektronik och all utrustning för personalen måste fungera för att astronomerna ska kunna göra sitt jobb. Regn, moln och vind kan också störa observationerna.

Juan visar mig ett diagram över hur teleskopet används. Dåligt väder gör att teleskopet är stängt ungefär 20% av tiden. Tekniskt underhåll tar strax under 20%. Observationstiden är c:a 60%. Oväntade problem stör teleskopets verksamhet mindre än 1% av tiden. Det är en imponerande siffra. Det betyder att om något går sönder kan de fixa det direkt.

In i kontrollrummet kommer en skäggig man med skidkläder. Han heter Gabriel och jobbar vid teleskopet. Han hjälper astronomerna som kommer på besök och verkar också vara lite av en uppfinnare.

”Om personalen åker skidor är jag nöjd”, skrattar Juan. ”Det betyder att allt fungerar och alla kan slappna av.”

Jag frågar Juan om de är ett problem för personalen att teleskopet ligger så högt upp över havsnivån. Luften innehåller mindre syre och hjärnan arbetar inte lika effektivt.

”Den här höjden är precis på gränsen”, svarar Juan. ”Högre upp och det bli problem. Minnet och koncentrationsförmågan kan bli sämre. Men här fungerar det bra.”

I ett rum bredvid kontrollrummet sitter Víctor. Han är en ung, vältränad spanjor som arbetar som teleskopets operatör. Han övervakar bland annat teleskopets rörelser så att det är riktat åt det håll som astronomerna är intresserade av. Jag kan inte låta att bli att fråga om Víctor eller de andra astronomerna tar siesta.

”Neeej”, svarar han, med en röst som indikerar att han har fått frågan tidigare. ”Siestan handlar inte om att spanjorer är lata. Mitt på dagen är det olidligt varmt, framför allt för folk som arbetar utomhus med jordbruk. Så det går inte att arbeta då. Men härinne måste vi hela tiden hålla ett öga på teleskopet. Om larmet går måste vi gripa in direkt. Vi kan gå iväg och ta en kopp kaffe, men även i matsalen finns det skärmar som anger teleskopets status. Vi jobbar i skift, 12 timmar varje dag. När jag går av mitt pass går näste operatör på sitt. Vi håller på så i en vecka, och sedan har vi ledigt i två veckor.”

 

Svindlande höjder

Vi lämnar kontrollrummet och går in i tornet som håller upp den 30 meter breda disken. Det första jag noterar är ett pulserande ljud. Det låter som kommandobryggan i Star Trek.

”Det är heliumpumpar”, förklarar Juan. ”Vi använder flytande helium för att kyla ner radiomottagarna. Annars blir det för mycket brus från elektroniken.”

Vid för höga temperaturer darrar atomerna intensivt och skickar iväg radiosignaler som dränker signalen astronomerna är intresserade av. Att eliminera sådana störningar i elektroniken är en av utmaningarna med att konstruera radioteleskop.

Vi går upp för en spiraltrappa och kommer in i teleskopets hjärta. Här kommer signalen från rymden in. Juan visar hur den studsar runt på olika speglar för att slutligen åka in i mottagaren.

”Mottagaren är en av teleskopets viktigaste delar. Den registrerar radiosignalen så att astronomerna kan analysera den. Vi installerade en uppdaterad mottagare för tio år sedan. Vi flög hit den med helikopter. Den är specialbyggd i vårt laboratorium och är en av de bästa i hela världen. State of the art! Det är den som gör vårt teleskop så speciell. Inuti mottagaren är temperaturen bara fyra grader över den absoluta nollpunkten.”

Det är kallt. Nästan lika kallt som i rymden mellan stjärnorna, där temperaturen är 2,7 grader över den absoluta nollpunkten.

Tid är pengar. Teleskopets extremt precisa klocka är byggd av ett schweiziskt företag och kostar mer än en miljon kronor.

Jag tittar upp mot taket, som är undersidan av teleskopets disk. I en liten öppning kommer radiosignalen in. Den studsar på flera speglar och registreras till slut av mottagaren. Jag försöker föreställa mig hur radiosignalerna studsar runt bland speglarna. De går ju inte att se! I flera tusen till flera miljoner år har de färdats genom rymden för att slutligen fångas av nyfikna astronomer på bergstoppen.

Jag kan inte låta bli att fråga Juan: ”Vad händer om jag placerar min hand här?” Jag gör en gör en gest som om jag skulle placera min hand rakt framför den osynliga strålen av radiovågor.

”Då skulle astronomen nere i kontrollrummet bli överraskad!” skrattar Antonio. ”Signalen skulle försvinna.”

”Men det är inte farligt?”

”Nej då, signalen är väldigt svag. För att få tillräckligt med energi ur signalen för att driva en glödlampa i en sekund skulle vi behöva samla signaler lika länge som universum har funnits.”

”Men till skillnad från vanligt ljus kan vi ju inte se signalen. Hur vet vi att den verkligen finns?”

Juan skrattar igen och slår ut med armarna.

”Vi måste helt enkelt ha tålamod!” utbrister han. ”Vi börjar med att rikta teleskopet mot en planet, till exempel Mars. Då får vi en stark signal. Sedan riktar vi teleskopet mot den del av himlen astronomen som är på besök är intresserad av. Och så väntar vi. Först är det bara brus, men efter ett tag träder en signal fram ur bruset. Och då vet vi att allt funkar!”

En signal som träder fram ur bruset; från organiska molekyler som kan utgöra grunden för liv, från stjärnor som skapas och dör, från svarta hål i mitten av en galax 55 miljoner ljusår bort från oss. Det är onekligen mycket som döljer sig i rymdens brus.

 

Ett teleskop av jordens storlek

Juan tar med mig till datorrummet där Event Horizon Telescope (EHT) har delar av sin utrustning. Det är fullt med kablar i alla möjliga storlekar. I ett hörn står en stor, blå fläkt som håller nere temperaturen. Varje idé om att information är något immateriellt blir snabbt motbevisad av all värme och allt arbete som alla hårddiskar, processorer, kablar, filter och frekvensfördelare producerar.

Event Horizon Telescope är ett internationell forskarnätverk som använder flera radioteleskop för att kunna fotografera – och i framtiden även producera en film – av supermassiva svarta hål. De observerar framför allt det svarta hål som finns i mitten av vår egen galax, och ett som finns i mitten av galaxen M87. Det senare svarta hålet blev känt över hela världen då EHT publicerade bilden av det i april 2019.

EHT kan länka samman flera teleskop så att de bildar ett slags superteleskop, av samma storlek som jorden. Tekniken är endast möjlig för radioteleskop, och kräver noggrann och omfattande datainsamling för att lyckas. För att lyckas måste även vädret vid samtliga platser vara bra. Moln, snö, vindar och regn kan påverka teleskopen och är en av de största begränsningarna för om EHT kan genomföra sina observationer.

EHT har sin utrustning i två höga skåp. Ett av dem är fullt av hårddiskar märkta ”EHT 2020”. EHT-teamet kommer att använda dem i sina kommande observationer. Bredvid hårddiskarna finns dyr och avancerad utrustning som behandlar den stora mängden signaler och paketerar den så att den kan lagras på hårddiskarna.

Efter att EHT har genomfört sina observationer så skickar de hårddiskarna till ett datacenter i Bonn. Där jämkas observationerna från de olika teleskopen samman och en signal från det svarta hålet vaskas fram ur de gigantiska datamängderna.

”Händer det någonsin att det blir något fel med leveransen?” frågar jag.

”Oftast inte.”

”Oftast inte?”

”Ja, alltså”, börjar Juan skrattande, ”en gång skulle vi få utrustning levererad från USA. Men den kom aldrig hit, den kom till ön Grenada i Karibiska havet! Budfirman läste inte den nedersta raden på leveransadressen, där det stod Spanien.”

Artikelförfattaren framför de hårddiskar som informationen om svarta hål lagras på. Foto: Juan Peñalver

 

Räven i köket

Dags för lunch. Köket bjuder på linssoppa, sallad med granatäpplen och en bit chokladtårta till efterrätt. Vilken arbetsplats: att få äta god mat varje dag och se ut över den milsvida bergskedjan. Jag frågar Juan varför han började arbeta på teleskopet.

”Jag var intresserad av berg och astronomi, så det var helt enkelt perfekt att börja jobba här.”

”Berätta om räven Juan!” inflikar Antonio.

”Bueno”, börjar Juan, ”det bor en räv i närheten. Vi brukade ge den mat då och då. Den blev förstås beroende av oss. En dag gick den in i teleskopet och promenerade hela vägen in i köket. Där hängde en stor skinka och räven började äta av den. Vi försökte få ut räven, men den ville stanna i köket! Så vi tog tag i skinkans ena ände, räven höll fast i den andra och så drog vi ut vår matgäst genom att släpa skinkan ända till ytterdörren.”

”Men vi undrade hur den hade lyckats komma in i byggnaden”, fortsätter Juan. “En astronom hade stått vid dörren till utsidan i en paus under observationerna. Han sa att räven hade gått in i byggnaden medan han höll upp dörren. Vi frågade honom varför han lät räven komma in. Han sa att det var så många människor som gick ut och in i byggnaden så han trodde det var normalt att räven också gjorde det.”

Juan skrattar och avslutar historien med en observation han dragit efter mer än 30 år vid teleskopet: ”Astronomer är speciella människor.”

Vad som slår mig när jag pratar med personalen i teleskopet är den goda stämningen. Alla verkar glada. De skämtar och är avslappnade. Inte konstigt att många av dem har valt att viga hela sina arbetsliv åt teleskopet.

 

Den andalusiska statyetten

Det är dags att åka hem. Jag tar en sista tur förbi kontrollrummet. Där arbetar Sara, den unga astronomen från Madrid, och Gabriel, teleskopets husastronom, med att fånga upp signalen från organiska molekyler. Moln har lagt sig tätt kring teleskopet. Jag hoppas Sara lyckas med sin observation av livets byggstenar i Orions bälte.

När vi kommer fram till IRAM:s kontor i Granada visar Antonio en statyett.

”Vi fick den här för några dagar sedan. Staden Granada delade ut ett pris till en verksamhet som har varit viktig för området. Vi fick statyetten för att vi var med och tog bilden av ett svart hål.”

Välförtjänt, tänker jag. Jag säger hej då till Antonio och börjar promenerar hem längst Granadas gator, upplyft av att ha fått se insidan av ett teleskop som både kan se byggstenarna för liv och svarta hål ute i rymdens djup.

Juan hade rätt. Astronomer är verkligen speciella människor.

Previous Astronomen på Dödens Berg
Next Att se det osynliga

Leave a comment