Fullklaff for norske astrofysikere

Den europeiske romfartsorganisasjonen ESA har bestemt hvilke to satellitter som skal sendes opp i årene 2017-2019, som en del av forskningsprogrammet Cosmic Vision. Valget falt på satellittene Solar Orbiter og Euclid. Forskere ansatt ved Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Oslo deltar i begge disse prosjektene, skriver instituttet i en pressemelding.

ESAs Cosmic Vision

Allerede i 2004 begynte prosessen som resulterte i valget som ble truffet. I utgangspunktet 50 forslag til satellittprosjekter har i løpet av årene blitt snevret inn mer og mer i hard konkurranse med hverandre. I februar 2010 sto det igjen tre kandidater til såkalte M-missions (M for ?mellomstore? prosjekter) som skulle studeres i detalj for å velge ut hvilke to som faktisk vil bli bygget og skutt opp i rommet.

De tre finalistene var Solar Orbiter, PLATO og Euclid, og disse tre har i løpet av det siste halvannet året blitt utredet nøye. Det har vært mange utfordringer underveis, ikke minst muligheten for å passe inn i det tilgjengelige budsjettet. I dag ble altså Solar Orbiter og Euclid valgt ut som M1 og M2; første og annen M-mission i Cosmic Vision-programmet.

Det primære målet for Solar Orbiter er å finne ut hvordan Solen danner og kontrollerer heliosfæren, som er det store området av partikler og gass som stammer fra Solen og som omslutter alle planetene i solsystemet vårt.

Norges deltakelse

Norge, ved Institutt for teoretisk astrofysikk, deltar i utviklingen av programvare til to av instrumentene om bord på Solar Orbiter: Extreme Ultraviolet Spectrometer (EUS) og Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI).

? Vi vil også arbeide med nedlasting av observasjoner fra satellitten og etablere et datasenter for arkivering av data, sier professor Mats Carlsson, som sammen med professor Viggo Hansteen leder de norske forskernes deltakelse.

Unike nærbilder

Satellitten vil gå i en elliptisk bane rundt Solen. Satellittens perihel, det vil si banepunktet nærmest Solen, vil være 0.28 AU. Dette er ikke mer enn omtrent en fjerdedel av avstanden mellom Solen og Jorden, og innenfor planeten Merkurs bane. En så nær passering vil gi muligheter for fantastiske nærbilder av Solens overflate, hvor lysende gass danner merkelige formasjoner i de sterke magnetfeltene. Bildene vil vise detaljer som bare er 180 km store, og det er forventet at både forskere og publikum ellers vil ha stor glede av bildene som viser den hektiske aktiviteten som foregår på Solen.

Samtidig er det en utfordring for satellitten å overleve det intense sollyset og de kraftige partikkelstormene fra eksplosjoner i solatmosfæren.

Solar Orbiter kommer til å fly nærmere Solen enn noe tidligere romfartøy, og den vil også ta nærbilder av Solens polarregioner, som er svært vanskelige å se fra Jorden. Når den flyr på sitt raskeste rundt Solen, vil Solar Orbiter kunne følge samme område på Solen over en mye lengre tidsperiode enn det som er mulig fra Jorden. Dette vil gjøre det mulig å følge oppbyggingen av solstormer over tid.

Instrumentene om bord vil kunne utføre både målinger på partikler i satellittens umiddelbare nærhet, såkalte in situ-målinger, og fjernmålinger av Solens atmosfære og overflate.

? Det som er unikt med Solar Orbiter er at den går nær Sola med både partikkeleksperimenter og fjernmåling slik at man kan ta bilder av Sola og samtidig måle direkte på partiklene som kommer forbi. Det andre unike aspektet er at det er første gang man kan få bilder av polområdene, sier Mats Carlsson.

ESA har laget en svært interessant informasjonsfilm om Solar Orbiter som blant annet viser satellittens instrumenter og bane rundt Solen.

Euclid

Euclid har som mål å kartlegge den mørke materien og den mørke energien i universet. Satellittprosjektet er oppkalt etter geometriens far Euklid fra Alexandria, fordi masse- og energifordelingen i universet henger tett sammen med det som kalles universets geometri. Generell relativitetsteori forteller oss nemlig at tyngdekraften er en konsekvens av at tid og rom kan krumme seg, og at denne krumningen er bestemt av fordelingen av masse.

Mørk materie og mørk energi utgjør mesteparten, faktisk om lag 96 prosent, av innholdet i universet. Den såkalt vanlige materien, som består av protoner, elektroner, nøytroner og atomer, utgjør altså bare fire prosent av alt som eksisterer. Egenskapene til den mørke siden av Universet er et av de dypeste og mest fundamentale spørsmålene i kosmologi og astrofysikk.

Universets utvidelseshistorie

Observasjonene til Euclid vil gi oss informasjon om hvordan universet utvider seg, som er avhengig av egenskapene til den mørke energien og hvor mye mørk energi som finnes. Nobelprisen i fysikk for 2011 ble nylig gitt til forskningsgruppene som fant de første resultatene som tydet på at utvidelsen av universet akselererer, altså utvider seg raskere og raskere.

En av Nobelprisvinnerne, Saul Perlmutter, er medlem av det internasjonale Euclid-konsortiet som er ansvarlig for de vitenskapelige instrumentene om bord. Instrumentene vil gjøre målinger på lys som ble sendt ut fra galakser for opp mot 10 milliarder år siden, noe som tilsvarer to tredeler av tiden siden Big Bang.

Norges bidrag

? Forskere ved Institutt for teoretisk astrofysikk (ITA) vil analysere dataene for å kunne forstå om det vi kaller mørk energi egentlig er en feil ved Einsteins generelle relativitetsteori, og om det er tegn til en skjevhet i hele universet, noe vi tidligere har sett tegn til i mikrobølge-strålingen fra Big Bang.

Dette sier Per Lilje, som er instituttleder ved ITA og norsk representant i styret til det internasjonale Euclid-konsortiet.

? Og vi vil selvfølgelig arbeide med metoder for dette i årene frem til Euclid blir operativ om ti år, tilføyer han.

Norsk industri skal bygge deler av Near-Infraread Spectrometer and Photometer (NISP), som er ett av to instrumenter om bord på Euclid. Institutt for teoretisk astrofysikk vil lede byggingen av disse delene, og også sannsynigvis bidra med arkivsystem for et av dataanalysesentrene. Det viktigste er likevel det rent vitenskapelige bidraget. Det betyr mye for ITA å være med på dette, sier Lilje.

Dette er en stor mulighet for instituttet. Dataene fra Euclid vil være helt banebrytende for å forstå hvordan universet egentlig er. Mørk energi er ikke bare astrofysikkens, men hele fysikkens største gåte.

Euclid er den beste muligheten vi har til å forstå mer av hva den mørke energien egentlig er. Ved vårt institutt har vi fremragende teoretikere som arbeider med mulige forklaringer til den mørke energien og vi har fremragende eksperter på å analysere store datamengder. Sammen vil de kunne bli svært viktige for Euclid.

Peker mot fremtiden

Universitetet i Oslo har vært en aktiv deltaker i tidligere forskningssatelitter fra ESA, som SOHO, Cluster, Hinode og Planck.

Mats Carlsson forklarer hvordan involveringen i Solar Orbiter henger sammen med arbeid som gjøres ved Institutt for teoretisk astrofysikk i dag:

? Instituttet driver i dag det europeiske datasenteret for den japanske solsatellitten Hinode. Stein Vidar Hagfors Haugan ved instituttet har utviklet meget effektive verktøy for søking gjennom den store databasen og det har gjort at vårt datasenter har blitt meget populært og det foretrukne datasenteret selv for de land som har egne sentra. Dette har gjort at vi har blitt engasjert til å bygge opp et tilsvarende senter for data fra to av instrumentene på Solar Orbiter (EUS og PHI).

- Det norske romforskningsmiljøet er lite, men innen de to hovedfeltene vi prioriterer er vi veldig langt fremme, sier administrerende direktør Bo N. Andersen ved Norsk Romsenter.

- Ett av dem er studier av det tidlige univers og hvordan det har påvirket universet slik vi ser det i dag. Her er deltakelsen i ESAs Planck-prosjekt veldig viktig, og det nye Euclid-prosjektet vil utfylle forskningen på Planck, sier han.

- Innen solfysiken deltar Norge på forskjellige nivå i alle de vesentlige programmene: Soho, Hinode, Solar Dynamics Observatory og i Iris sammen med NASA. Tidsmessig og i forhold til datainnsamling vil deltagelse i Solar Orbiter være en naturlig fortsettelse av denne innsatsen, forteller Andersen.

Kontakt:

Per Lilje. Mobil: 91 86 94 72
Mats Carlsson. Mobil: 99032357.