Det infrarøde romteleskopet Spitzer feirer 15 år i rommet!

Det er ikke en selvfølge at det infrarøde romteleskopet Spitzer fyller 15 år. Teleskopet var opprinnelig tenkt å leve i bare fem år. I løpet av sine 15 år har teleskopet bidratt med viktige oppdagelser innen blant annet galakser og eksoplaneter. Jeg ser på noen av de viktigste oppdagelsene, samt hva som er spesielt med infrarøde teleskoper.

Kort om Spitzer-teleskopet

Det infrarøde romteleskopet Spitzer er det fjerde og siste medlemmet av NASAs «Great Observatories», som ellers inkluderer Hubbleteleskopet som ser synlige bølelengder, gammateleskopet Compton og røntgenteleskopet Chandra. Disse romteleskopene dekker til sammen en bra andel av bølgelengdene i det elektromagnetiske spekteret slik at vi kan studere mange forskjellige kosmiske objekter og fenomener.

Spitzer-teleskopet har et speil med en diameter på 85 cm. Teleskopet er oppkalt etter astronomen Lyman Spitzer, som var en aktiv forkjemper for romteleskoper allerede på 1940-tallet.

Infrarød astronomi

Spitzer-teleskopet ser infrarøde bølgelengder. Infrarød stråling er usynlig for menneskeøyet, men det er overalt rundt oss. Alt som finnes i universet som er varmere enn null grader kelvin (det absolutte nullpunkt) sender ut infrarød stråling, også kalt varmestråling.

Jordens atmosfære absorberer mesteparten av den infrarøde strålingen som kommer fra verdensrommet og astronomiske objekter, slik at denne strålingen ikke når frem til bakken. Vi er derfor avhengig av romteleskoper for å observere kosmiske kilder til denne strålingen.

Oversikt over hvilke bølgelengder som absorberes av Jordens atmosfære. I sentrum av grafen ser vi en illustrasjon av Spitzer-teleskopet som observerer de infrarøde bølgelengdene som absorberes av atmosfæren. Figur: NASA/Wikipedia Commons

Som infrarødt teleskop har Spitzer fokus på å studere «det gamle» (de første stjernene og galaksene som ble dannet i universet), «det kalde» (brune dverger og kalde stjerner) og «det møkkete» (støvskyer som omgir nyfødte stjerner og protoplanetariske skiver).

Nedkjølt teleskop

Selv et romteleskop vil sende ut infrarød stråling fordi det har en temperatur. Dette er en utfordring for Spitzer når jobben dens er nettopp å detektere infrarød stråling i universet.  Et infrarødt teleskop må derfor kjøles ned til temperaturer som bare er litt over det absolutte nullpunkt.

Spitzer er plassert i en smart bane for å sørge for en lav temperatur på teleskopet. Spitzer-teleskopet går ikke i bane rundt Jorden slik som for eksempel Hubbleteleskopet gjør. I stedet følger Spitzer-teleskopet etter Jorden i Jordens bane rundt Solen. Der, i god avstand fra Jorden, unngår Spitzer mye av varmen som stråler fra jordkloden. Temperaturen der er på 35 kelvin, mens romfartøy i bane nær Jorden kan oppleve en temperatur på 250 kelvin.

Illustrasjon av banen til Spitzer-teleskopet som følger Jordens bane rundt Solen. Illustrasjon: NASA/JPL

Ved å velge en slik baneplassering, behøvde ikke Spitzer å ha med seg like mye kjølevæske som den ville trengt i en jordnær bane. Dette reduserer størrelsen på teleskopet og oppskytningsmassen – og dermed oppskytningskostnaden. I tillegg til kjølevæske har teleskopet med seg et skjold som beskytter det mot varmen fra Solen. Teleskopets optimale operative temperaturen er på 5,5 kelvin.

Spitzer gikk riktig nok tom for kjølevæske i 2009. Dette markerte begynnelsen på romteleskopets «varme» periode. Nå er flere av teleskopets instrumenter ikke lenger brukbare, ettersom temperaturen har steget til 30 kelvin. Men to av instrumentene som ser i de korteste bølgelengdene kan fortsatt brukes som før.

Vitenskapelige høydepunkter

Spitzer har bidratt til litt av hvert av oppdagelser. Her har jeg plukket ut mine favoritter.

Galakser

Spitzer ble i 2005 brukt til å bekrefte at galaksen vår, Melkeveien, ikke bare er en spiralgalakse, men faktisk en stavspiralgalakse.

• Les mer om spiralgalakser: Galaksetyper (1): Spiralgalakser (blogginnlegg, 05.08.2016)

Slik mener vi at Melkeveigalaksen ser ut. Sentralområdet i galaksen er avlangt som en stav fremfor å være sirkulært, og vi sier derfor at galaksen vår er en stavspiralgalakse. Illustrasjon: Nick Risinger

Spitzer har studert en rekke av de fjerneste galaksene i universet. Sammen med Hubbleteleskopet, oppdaget Spitzer i 2016 den fjerneste galaksen noen sinne. Den eksisterte for hele 13,4 milliarder år siden (universet er 13,8 milliarder år gammelt). Spitzers observasjoner av noen av de første galaksene i universets historie har vist at de første galaksene utviklet seg tidligere enn ventet.

Spitzer har også funnet noen av de fjerneste supermassive sorte hullene som noensinne er observert. Disse kan bidra til å fortelle oss om hvordan galakser ble dannet helt i begynnelsen av universets historie.

Planeter og eksoplaneter

Spitzer oppdaget i 2009 en ny ring rundt Saturn, kalt Phoebe-ringen. Ringen er enorm, men nesten umulig å få øye på.

Saturns Phoebe-ring. Illustrasjon: Keck/NASA/JPL-Caltech

I sine senere, varmere år er Spitzer blitt en «planetjeger» på jakt etter nye eksoplaneter. I 2010 fant Spitzer den fjerneste eksoplaneten noen sinne observert, med en avstand på hele 13 000 lysår. De fleste eksoplaneter som er oppdaget befinner seg innenfor en avstand på rundt 1000 lysår. Disse er i stor grad observert av Kepler-teleskopet ved å bruke «passasjemetoden», mens Spitzer bruker en metode kalt mikrogravitasjonslinsing.

Lokasjonen til den fjerne eksoplaneten oppdaget av Spitzer. Figur: NASA/JPL-Caltech

Den fjerne eksoplaneten ligger ganske nærme sentrum av Melkeveien. Det er interessant å finne eksoplaneter der, for vi vet ikke hvordan planeter er fordelt rundt om i galaksen vår. Foreløpig har vi en ganske begrenset mengde observasjoner å basere oss på.

Spitzer var også involvert i oppdagelsen av de syv eksoplanetene i TRAPPIST-1-systemet, hvor Spitzer oppdaget fem av dem. Spitzer bidro også med å estimere størrelsen, massen og tettheten til de seks innerste av eksoplanetene.

Spitzer var dessuten det første teleskopet som observerte lyset fra en eksoplanet direkte. Dette skjedde i 2005. Frem til da hadde eksoplaneter kun blitt observert indirekte.

Illustrasjon av forskjellen på å se en kjempevarm stjerne og dens eksoplanet i synlig lys og i infrarødt lys. Illustrasjon: NASA/JPL

I 2007 ble Spitzer det første teleskopet som identifiserte molekyler i atmosfæren til en eksoplanet direkte.

* * *

Nå holder Spitzer-teleskopet blant annet på å finne interessante observasjonsmål for det neste store infrarøde teleskopet, James Webb Space Telescope, som vil bli skutt opp i løpet av de neste årene (foreløpig utsatt til 2021).

Les mer:

• NASA Facts: Spitzer Space Telescope (NASA Jet Propulsion Laboratory)
• 15 of Spitzer’s Greatest Discoveries From 15 Years in Space (NASA Jet Propulsion Laboratory)
• Clever Choice of Orbit (NASA Jet Propulsion Laboratory)
• Spitzer Space Telescope (Wikipedia)

Hovedbilde: Spitzer har avbildet nyfødte stjerner gjennom støvet i den stjernedannende regionen Rho Ophiuchi – ett av de nydeligste bildene Spitzer har tatt! (NASA/JPL-Caltech/Harvard-Smithsonian CfA)