Stjernekikkert av /Shutterstock. Begrenset gjenbruk

teleskop

To galileiske kikkerter, bestående av trerør med linser, som Galilei brukte ved oppdagelsen av de fire største månene omkring planeten Jupiter i 1610.

Astronomiske kikkerter
Av .
Lisens: Begrenset gjenbruk

Teleskop er et optisk instrument som gir et forsterket og forstørret bilde av himmelen innenfor et visst frekvensområde av det elektromagnetiske spekteret. Ordet brukes særlig om en astronomisk kikkert.

Faktaboks

uttale:
teleskˈop
etymologi:

av gresk tele-, langt, og -skop, å se på

Teleskopet er den viktigste tekniske oppfinnelsen i astronomien. Det har vært avgjørende for å utvikle astronomi fra å handle om å tolke bevegelser av objekter på stjernehimmelen, sett med det menneskelige øye, til å bli en fysisk vitenskap. Det teknologiske gjennombruddet ved å kunne observere universet med teleskop, bekreftet Nicolaus Copernicus' inngående studier og konklusjon om at Sola – ikke Jorden – er universets sentrum som planetene kretser rundt. Astronomien bidro derved kanskje mer enn noen annen vitenskap til å endre vår oppfatning av verden og vår plass i den.

Teleskoper brukes både i profesjonelle astronomiske observatorier og av amatørastronomer.

Teleskoper

Tegning fra den tyske pater og astronom Christoph Scheiners bok «Rosa Ursina, sive Sol» (1626–30) som viser at de kunne studere Solen fra projiserte bilder av den. Scheiner levde samtidig med Galilei.
Av .

Et astronomisk teleskop består av en lyssamlende linse eller et speil som alene eller sammen med flere optiske elementer danner et bilde av lyskilden og en detektor. Arealet av linsen og det optiske speilet kalles aperturen. Store aperturer fanger mer lys og er nødvendig for å registrere og oppløse lyssvake og fjerne objekter i universet.

Begrepet teleskop forbindes gjerne med et instrument som registrerer synlig og infrarød stråling, og det er slike teleskoper som beskrives i denne artikkelen. I videre forstand brukes teleskop også som betegnelse på andre instrumenter som mottar stråling fra himmellegemer, for eksempel røntgenteleskop og radioteleskop.

Det er to hovedtyper teleskoper:

  • refraktorer som benytter linser som lyssamlende og billeddannende element
  • reflektorer med speilflater som samler lyset og avbilder lyskilden

Alle større teleskoper er i dag reflektorer.

Refraktor

Paris-observatoriets 0,38 meter refraktor.
Av .

Den nederlandske optikeren Hans Lipperhey lanserte det første kjente linsebaserte teleskopet i 1608. Det ble umiddelbart tatt i bruk av samtidige astronomer som Galileo Galilei. Den tyske matematikeren og astronomen Johannes Kepler modifisert den første løsningen med andre linsevalg og oppnådde en noe forstørret avbildning og større synsfelt. Teleskopene avslørte blant annet at det var fjell på Månen, mørke flekker på Sola og at det var fire klare satellitter som kretset rundt Jupiter. Debatten som fulgte hadde betydning for opplysningstiden.

Paris-observatoriet tok i 1857 i bruk sin Brunner-refraktor med hovedlinse på 0,38 meter i diameter, for blant annet nøyaktige bestemmelser av observatoriets geografiske lengde. Denne er fremdeles intakt. Ved Pulkovo-observatoriet i Russland ble det i 1878 bygget en refraktor med 0,76 meter hovedlinse, og i 1886 fikk Lick-observatoriet i California en refraktor med 0,91 meter linse. Høye krav til optisk kvalitet for store linser har begrenset størrelsen til optisk fullgode linser. Verdens største refraktor er Yerkes-observatoriet i USA med apertur på 1,02 meter.

Reflektor

Illustrasjoner av lysstrålegangen i tre vanlige type reflektorer.
Av .
Modell av William Herschel 4,2 meter teleskopet på La Palma som anvender en Cassegrain-Nasmyth-løsning. Med bildedannende lysstråle rettet ut langs teleskopets rotasjonsakse plasseres større instrumenter på en såkalt Nasmyth-plattform, som vist her.
Av .

Den skotske vitenskapsmannen James Gregory lanserte i 1663 en reflektorløsning som ble realisert av Isaac Newton i 1672. Den var basert på et primærspeil av metall med en sfærisk krummet overflate dekket med et reflekterende tynt kobberbelegg. I lysgangen innenfor primærspeilets brennplan ble det plassert et lite planspeil i en vinkel på 45 grader som rettet den fokuserende strålen ut til siden. Bildefokuset ble på den måten enkelt tilgjengelig for observatøren.

Varianter av Newtons løsning blir anvendt i moderne teleskoper hvor speil nummer to reflekterer lysstrålen tilbake gjennom et sirkulært hull i primærspeilets sentrum. Forskjellige optiske løsninger blant flere som Gregory, Cassegrain og Richey-Chretien, bygger på forskjellige profiler på den andre speilflaten. Et tredje speil mellom de første to speilene i Cassegrain-løsningen retter lysstrålen 45-grader ut til siden, langs teleskopets rotasjonsakse. Denne løsningen, som kalles Cassegrain-Nasmyth og gir praktisk tilgang for viktige instrumenter, er mye brukt.

Blant de største er Mayall-teleskopet ved Kitt Peak National Observatory, Arizona, som ble bygget i 1973 og har et primærspeil på fire meter i diameter. Det britiske 4,2 meter store William Herschel TelescopeRoque de los Muchachos, La Palma, som ble byggeti 1987, vies i betydelig grad til observasjoner av infrarødt stråling. Med Mount Palomars fem-meter store Hale-teleskop som ble bygget i 1948 viste Edwin Hubble at universet bestod av et stort antall galakser i tillegg til vår egen, Melkeveien, og at universet utvidet seg. Det var verdens største inntil Pulkovo-observatoriet i 1975 fikk sitt 6,05-meter Bolshoi Teleskop Azimutal'ny satt opp i nordlige Kaukasus. Det japanske Subaru-teleskopet med 8,2 meter primærspeil ble i 2005 satt i drift på Mauna Kea, Hawaii.

Oppskytingen av NASAs 2,4-meter Hubble Space Telescope i 1990, som også involverte den europeiske romorganisasjonen ESA, ble starten på en ny kunnskapsrevolusjon om universet.

Teknologisk utvikling

Hver av de fire store bygningene i forgrunnen huser ett teleskop med diameter på 8.2 meter. Disse, sammen med fire hjelpeteleskoper, utgjør Very Large Telescope, en del av European Southern Observatory.
Primærspeilet til NASA's James Webb Space Telescope består av 18 speilsegmenter.
Av .

I tidligere år måtte teleskopenes primærspeil ha en viss tykkelse for å gi nødvendig stivhet som sikrer samme avbildning under varierende pekevinkler. Dette ga begrensninger på speilenes størrelse siden de ellers ble meget massive og kostbare å produsere. For eksempel veier Hale-teleskopets primærspeil hele 13 tonn.

I 1980-årene utviklet den amerikanske astronomen Roger Angel (født 1941), University of Arizona, en ny teknikk for produksjon av store, vesentlig lettere stive primærspeil. Den nye metoden dreier seg om å lage store speil ved langsom avkjøling av smeltet glassmasse i en roterende beholder. Det resulterende speilet antar derved en parabolsk overflateprofil. Slike speil brukes blant annet i Multiple Mirror Telescope i Arizona og i Magellan-teleskopene i Chile.

Den engelske fysikeren Raymond N. Wilson (1928–2018), som arbeidet ved European Southern Observatory (ESO), bygget store primærspeil med tynne og fleksible plater av en spesiell glasskeramikk. Slike tynne primærspeil ble montert på et større antall aktive, laser-kontrollerte, datastyrte stempler. Det laser- og datastyrte opplegget kalles aktiv optikk. Denne speiltypen brukes blant annet i i ESOs fire 8,2-meter-teleskoper som utgjør Very Large Telescope (VLT) på Cerro Paranal i nordlige Chile. Tvilling-teleskopene Gemini i Chile og på Hawaii og det japanske 8,2-meter Subaru på Hawaii, benytter også denne type hovedspeil.

Den amerikanske astrofysikeren Jerry Nelson (1944–2017), Berkeley University, utviklet en ny teknikk for ytterligere større primærspeil. Han satte store primærspeil sammen av tynne, heksagonale speilflater. Samtlige elementer styres individuelt via aktiv optikk som sikrer en stabil samlet overflateprofil. Denne byggeteknikken bidrar også til ytterligere vektreduksjon.

De to 10-meter Keck-teleskopene på Mauna Kea, Hawaii, som ble satt i drift i 1993 og 1996, har primærspeil med 36 segmenter. Southern African Large Telescope (SALT), i Karoo-ørkenen 1450 meter over havet i Sør-Afrika, er i 10-meter klassen med et hovedspeil satt sammen av 91 segmenter. SALT har vært i drift siden 2005 og er det største teleskopet på den sørlige halvkulen. Den største reflektoren er spanske Gran Telescopio Canarias, med et primærspeil satt sammen av 36 segmenter med en samlet diameter på 10,4 meter, på Roque de los Muchachos på La Palma.

Neste generasjon teleskoper

Tegning av European Extremely Large Telescope (E-ELT),
Av .
Giant Magellan Telescope (GMT) som skal bli bygget på Las Campanas-observatoriet i 2029.
Av .

Romteleskopet James Webb Space Telescope (JWST) som etterfølger Hubble-teleskopet, får et 6,6 meter primærspeil med 18 segmenter. Den planlagte oppskytingen av JWST, som er blitt forstyrret av Covid-19-pandemien, forventes å finne sted 24. november 2020.

Giant Magellan Telescope (GMT) forventes å være ferdig installert på Las Campanas-observatoriet i Chile i 2029. Det skal bestå av sju 8,4-meter speil som samlet vil fungere som ett 24,5-meter primærspeil. Byggingen av Thirty Meter Telescope (TMT) er forventet å stå ferdig i 2026 på Mauna Kea, Hawaii, men har blitt forsinket etter protester. Det store primærspeilet blir basert på 492 segmenter. Det vil gi 12 ganger skarpere bilder enn Hubble-teleskopet. Det enda større European Extremely Large Telescope (E-ELT), som også er under konstruksjon, får et 39 meter hovedspeil med 789 segmenter. Segmentene er 1,5 meter store og 50 millimeter tykke. E-ELT blir bygget på Cerro Armazones i nordlige Chile og forventes å bli tilgjengelig fra 2025.

Disse gigantiske teleskopene forventes å bidra med betydelige og uforutsigbare vitenskapelige gjennombrudd som de aller første teleskopene rundt 1610, det legendariske Hale-teleskopet på Mount Palomar og Hubble-teleskopet siden 1990, alle har bidratt til.

Bildeoppløsning og aberrasjoner

Oppløsningsevne

Oppløsningsevnen til et teleskop er den minste vinkelavstanden to punkter kan ha før de flyter sammen til ett punkt. Rayleighs kriterium for vinkelutstrekningen til en avbildet lysende punktkilde er gitt ved formelen

θ = 1,22 λ/D

hvor θ er vinkelutstrekningen i radianer, λ er bølgelengden til lyset og D er aperturens diameter. Det menneskelige øyet med pupille-størrelse mellom to og tre millimeter kan i synlig lys (bølgelengde omkring 550 nanometer) se, med eller uten briller, to klare små lys som står 5 cm fra hverandre, ut til en avstand på omkring 150 meter. Med oppløsning tilsvarende Hubble-teleskopets 2,4 meter primærspeil vil de to lysene kunne observeres adskilt innenfor hele 20 mil, som svarer til avstanden mellom Oslo og Arendal.

Kromatisk aberrasjon

Lysbrytningen i et gjennomsiktig medium varierer med lysets bølgelengde, hvilket regnbuen er et kjent eksempel på. At en linses brennvidde er ikke den samme for alle farger i lyset kalles kromatisk aberrasjon. Problemet kan reduseres betydelig med en hovedlinse satt sammen av en konveks og en konkav linse laget av to forskjellig typer glass.

Sfærisk aberrasjon

For sfærisk krummete speil øker brennvidden noe fra sentrum mot randen av speilet. Det hindrer skarp avbildning av astronomiske objekter og blir kalt sfærisk aberrasjon. Primærspeil med parabolsk krumning, som er den mest benyttede løsningen for strålegangen, unngår dette problemet, men er i stedet påvirket av såkalt koma. For innkommende stråling som ikke er parallell med teleskopets sentrale akse, får punktkilder utover fra sentrum av bildet får en økende kjegleform. Begge type aberrasjoner fra speil reduseres betydelig ved valg av spesielt tilpassede sekundære speil i teleskopene.

Andre tekniske løsninger

Speilflater

De tidligste teleskopene brukte speil som var dekket med reflekterende kobberbelegg. Det ble senere ble erstattet med sølv. Dagens astronomiske teleskoper sikrer høy refleksjonsevne på samtlige speil-flater for optiske og infrarød stråling med et meget tynt lag av aluminium dekket med et antioksiderende belegg.

Pekestyring av teleskoper

Heliostaten, også kalt cølostat, på toppen av det tyske solteleskopet på Teide-observatoriet, Tenerife, Kanariøyene.
Av .

Astronomiske teleskoper på jordoverflaten kompenserer for Jordens rotasjon ved jevn og stabil pekeretning. Ved såkalt ekvatorial montering oppnås dette ved å rotere om pol-aksen og peke i objektivets vinkelhøyde over ekvator. Med altasimut-montering, som krever datastyring, roterer teleskopet jevnt om observatoriets vertikale akse mens objektets variable høyde over horisonten endrer seg kontinuerlig.

Et ofte benyttet alternativ, spesielt for solteleskoper, er at selve teleskopet står i ro mens lyset blir fanget opp og styres inn i teleskopets apertur via en heliostat som består av ett eller to bevegelige planspeil.

Adaptiv Optikk

For dra full nytte av bildeskarpheten som er oppnåelig ved en gitt aperturstørrelse, må atmosfærens optiske forstyrrelser korrigeres med adaptiv optikk (AO). Dagens avanserte adaptiv optikk muliggjør en bildeskarphet med dagens største teleskoper ved gode observatorier på bakken som tilsvarer observasjoner fra verdensrommet.

Atmosfærens optiske forstyrrelser skyldes fluktuasjoner i gasstemperaturen knyttet til raske turbulente bevegelser. De forstyrrende lagene i jordatmosfæren registreres via reflekterte laserstråler som lager kunstige referansestjerner. Under observasjoner av den mye sterkere strålingen fra Sola, registreres og analyserer forstyrrelsene fra forskjellige atmosfæriske lag fra av en begrenset del av innstrålingen. De atmosfæriske forstyrrelsene kompenseres ved å justere optikken i teleskopene flere hundre ganger i sekundet.

Amatørteleskoper

Illustrasjon av tre typer teleskoper som benyttes av amatørastronomer. A er basert på linser og B er Newton type speilteleskop. C er et Schmidt-Cassegrain type teleskop med korrigerende linse i aperturen og sfærisk hovedspeil.
Av .

Amatørastronomien omfatter i hovedsak det optisk observerbare universet, – fra solsystemet med kometer og meteorsvermer til stjerner, stjernehoper, stjernetåker og galakser, samt uforutsigbare fenomener på himmelen.

Typer teleskoper

Valg av teleskoper baseres i betydelig grad av observatørenes interesse og behov. Observasjoner av fjerne, lyssvake tåker og galakser krever lyssamlende aperturer med diametere omkring 25 centimeter, mens lyssterke objekter som Månen, planeter og stjernehoper er observerbare med aperturdiametre fra 6 til 10 centimeter. Hovedtypene er linsesteleskoper (refraktorer), speilteleskoper (reflektorer) og Schmidt-Cassegrain-teleskoper som kombinerer linse og speil.

Teleskoper med mindre og middels store aperturer er vanligvis linsebaserte. Semi-profesjonelle observatører benytter gjerne Ritchey-Chrétien type kompakte speilteleskoper med lang brennvidde. Flyttbare teleskoper på stativ har vanligvis kombinerte monteringer som muliggjør både altasimut og ekvatorial styring av teleskopene.

Oppdagelser av norske amatørastronomer

Tross relativt beskjedne instrumenter, bidrar amatørastronomene stadig med viktige observasjoner. De norske amatørastronomene Sigurd Einbu og Olaf Hassel høstet internasjonale oppmerksomhet for sine tidlige nova-registreringer som fikk navnene Nova Geminorum II 1912 Enebo og Nova Hassel i 1960, som senere ble kalt Nova Herkulis 1960. I 1999 ble Odd Trondal kreditert oppdagelsen av supernova SN1999cb. I 1939 var Olaf Hassel tidligst med å registrere en komet som ble kalt C/1939 H2 Jurlov-Achamarov-Hassel og femti år senere, i 1989, ble nordmannen Knut B. Aarseth kreditert oppdagelsen av en komet som fikk navnet C/1989 W1 Aarseth-Brewington.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg