Kategoriarkiv: Astronomi

Indlæg om astronomi.

Visuel guide til jagten på nordlyset

Gæsteindlæg: Dette gæsteindlæg er tilsendt os fra Expedia Danmark, som drives af Expedia Inc., et af verdens største online rejsebureauer. Vi har givet Expedia lov til at præsentere en af deres seneste kampagner, idet den er baseret på formidlingen af viden om nordlys, og på Scienceblog mener vi, at alle mennesker bør opleve fænomenet mindst én gang i livet.

 

Jagten på nordlyset er de seneste år blevet en turistattraktion uden lige, og nordlys-turismen boomer. Såvel har Norge, Sverige, Island og Finland alle oplevet antal af besøgende, der kommer til for at opleve den dansende, fluorescerende nattehimmel med egne øjne. I Finland kan du endda arbejde som “nordlys-spotter”. Ja, du hørte rigtigt. Hotel Arctic Snow Hotel har ansat en ‘spotter’, så ingen af hotellets gæster sover fra den unikke oplevelse.

Men hvad er dette fantastiske naturfænomen egentlig? Og hvor kan du selv opleve det? Svarene har vi undersøgt og samlet i denne simple, visuelle guide:

 

I Danmark skal man være heldig for at se nordlys. Ikke desto mindre, jo længere nord på du er, jo større er sandsynligheden.

Du finder selve kampagnesiden her: Jagten på Nordlyset.

Stephen Hawking i København

24. august fik jeg en helt usædvanlig fødselsdagsgave, nemlig muligheden for at opleve et foredrag med den verdenskendte Engelske teoretiske astrofysiker Stephen Hawking. Stephen Hawking besøgte Danmark i.f.m. en konference i Videnskabernes Selskab. Med rettidig omhu var det lykkedes Carlsberg fondet at få Stephen Hawking engageret til et offentlig foredrag i DRs koncertsal.

Foredragets titel var “Quantum Black holes” – Kvantesortehuller. På forbløffende 18 minutter var foredraget udsolgt, så for at imødekomme denne overvældende interesse for foredraget blev der også transmitteret direkte til 27 biografer landet over. Det må være den største videnskabsformidlingsbegivenhed i Danmark i årtier.

I DR koncertsalen var tilhørene blevet instrueret i at komme i god tid. Tilmed var foredraget en smule forsinket, så der opbyggede sig en intens stemning af forventning. Efter en åbningstale fra Professor Flemming Besenbacher, som er formand for Carlsbergfondet, kom Stephen Hawking ind på scenen sammen med en assistent til stor applaus fra publikum.

Stephen Hawkings foredrag bestod af række foredrags-slides med tilhørende forindtalt tale fra Stephen Hawking. Jeg tror han skiftede fra den ene slide til den næste v.h.a. en muskel i ansigtet. I øvrigt var han der bare – som en mærkelige tilstedeværelse. For mig var foredraget et stor oplevelse af to grunde. Først og fremmest synes jeg fysikken er dybt interessant.

Stephen Hawking forklarede hvad sorte huller er: områder med så intense tyngdefelter, at der findes en mindste afstand hvorfra intet kan slippe bort. Alt der kommer indenfor denne grænse, kaldet Schwarzschild-radius, er uafvendeligt fanget og kan ikke slippe bort. Dette gælder også for lys. Stephen Hawking sammenlignede med en kajak-roer på vej mod Niagaravandfaldene: så længe man er over faldet kan man undgå at falde ned, men er man først kommet ud over kanten, så er der ingen vej tilbage. Han fortalte også om tidligere vigtige bidragere til studiet af sorte huller, f.eks. John Wheeler og Roger Penrose. Dernæst kom han ind på det fænomen han er mest kendt for: Hawkingstråling. Sorte huller er ikke uforanderlige kosmiske gravstene for kosmiske katastrofer, men derimod forgængelige objekter. P.g.a. en for store sorte huller som dem vi kender uhyre langsom udsendelse af stråling vil de langsomt fordampe. Hawking udviklede også tanken om hele Universet som en dannelsen af et sort hul spillet baglæns i tid. Jeg gad vide om begrebet Hawkingstråling også er relevant for Universet som helhed?

Endelige omtalte han den problemstilling, der har optaget ham senest nemlig det såkaldte informationsparakdoks og det væddemål han har indgået i den forbindelse: hvis sorte huller kan fordampe, hvad sker der så med den information, der var indeholdt i det materiale, der forsvandt ind i det sorte hul?

Jeg vil ikke rode mig dybere ud i denne problemstilling, men istedet henvise til Suskinds bog: The Black Hole War. Jeg tror ikke den endelig løsning på disse problemer er fundet og deri ligger det mest interessante: dette er et fundamentalt problem og i fysikken er problemer en gave fra himlen. De er nemlig det første og vigtigste skridt på vejen mod nye indsigter.

Den anden grund til, at foredraget var en stor oplevelse er mennesket Stephen Hawking. Der er noget essentielt menneskeligt over ham som han sidder der i sin kørestol. Hans foredrag rummede stor humor og varme – og det er gribende at opleve, hvordan Hawking kan nå ud til sit publikum med denne varme og humor trods hans handicap.

For mig er mennesket, og vores sære bevidsthed og dens stræben efter forståelse, lige så interessant som de sorte huller som denne særlige bevidsthed, Stephen Hawking, fortalte os om 24. august 2016.

Efter foredraget blev Stephen Hawking mødt med et langvarigt stående applaus. Der var kærlighed i luften. Det hele blev afsluttet med gode øl fra Jacobsen bryg.

Jordlignende planet i bane om Solens nærmeste nabo: Proxima Centauri

I går blev det sensationelt annonceret at der findes en Jordlignende planet i bane om Solens allernærmeste nabostjerne – Proxima Centauri. Artiklen bag blev i dag offentliggjort i Nature.

“Jordlignende” planeter er planeter med en masse i nærheden af Jordens og placeret i den “beboelige zone” – det vil sige i en afstand fra deres stjerne som tillader flydende vand på overfladen. Jordlignende planeter har længe været den hellige gral i exoplanetforskningen og blandt de tusindvis af opdagede exoplaneter kan de jordlignende stadig tælles på to hænder.

Derfor er det da også en genuin sensation at man nu har opdaget en sådan planet i bane om den allernærmeste stjerne.

Proxima Centauri er formentlig en del af et trippel-stjernesystem med dobbeltstjernen Alfa Centauri. Systemet består af to stjerner på størrelse med Solen, Alfa Centauri A og Alfa Centauri B og så af Proxima Centauri der er en rød dværgstjerne med en masse på 12% af Solens.

Alfa Centauri A og B er i bane om hinanden med en indbyrdes afstand som varierer mellem afstanden Solen-Saturn og afstanden Solen-Pluto og en omløbstid omkring 80 år. De er så tæt på hinanden at de ikke kan skelnes fra hinanden med det blotte øje og de ses på den sydlige halvkugle som et enkelt objekt – Alfa Centauri, der er den tredjeklareste stjerne på himlen.

Proxima Centauri cirkler så om den centrale dobbeltstjerne i en afstand på omkring 15.000 astronomiske enheder eller 0.2 lysår og med en omløbstid på mere end 500.000 år. Faktisk ved vi ikke med sikkerhed om Proxima er i bane om den centrale dobbeltstjerne eller om den bare tilfældigvis er så tæt på. Under alle omstændigheder er den omkring 4.25 lysår fra Solen.

Herunder ses en figur der sammenligner størrelserne af Alfa Centauri A og B med Proxima Centauri, Solen og Jupiter:

 

The relative sizes of a number of objects, including the three (known) members of Alpha Centauri triple system and some other stars for which the angular sizes have also been measured with the Very Large Telescope Interferometer (VLTI) at the ESO Paranal Observatory. The Sun and planet Jupiter are also shown for comparison.

(Kilde: European Southern Observatory)

Læg mærke til hvor lille Proxima Centauri er:  Selvom den vejer mere end 10% af Solens masse fylder den ikke meget mere end Jupiter, som vejer mindre end 0.1% af Solen.  Proxima Centauri har uhyre høj massefylde.

En stjernes lysudsendelse vokser meget kraftigt med stjernens masse. Det betyder at selvom Proxima Centauri vejer 12 % af Solen  så udsender den kun omkring 0.17% af det lys som Solen udsender.  Og værre endnu (for mennesker) så er den kun omkring 3000 grader varm  og sender derfor langt det meste af sit lys ud som infrarødt lys hvorimod Solen ved ca. 6000 grader sender det meste af lyset ud i det synlige område. I det synlige område lyser Proxima Centauri derfor kun med 0.005 % af Solens lys og er for lyssvag til at kunne ses med det blotte øje.

Planeten, Proxima Centauri b er fundet ved den såkaldte radialhastighedsmetode hvor planeten opdages indirekte ved dens indflydelse på stjernens bevægelse. Man kan se på lyset fra stjernen at det forskydes en lille smule mod kortere bølgelængder (blåforskydes) når stjernen nærmer sig Jorden og omvendt forskydes mod længere bølgelængder (rødforskydes) når stjernen fjerner sig fra Jorden. I det planeten roterer om stjernen bevæger stjernen sig også og denne bevægelse kan ses.

På figuren herunder ses radialhastighederne for Proxima Centauri over en periode på 3 måneder i begyndelsen af 2016. Den blå kurve viser et matematisk fit svarende til den ideelle effekt af planeten. Stjernen bevæger sig frem og tilbage med hastigheder på omkring 5 km/t og en periode på præcis 11.2 døgn.

This plot shows how the motion of Proxima Centauri towards and away from Earth is changing with time over the first half of 2016. Sometimes Proxima Centauri is approaching Earth at about 5 kilometres per hour — normal human walking pace — and at times receding at the same speed. This regular pattern of changing radial velocities repeats with a period of 11.2 days. Careful analysis of the resulting tiny Doppler shifts showed that they indicated the presence of a planet with a mass at least 1.3 times that of the Earth, orbiting about 7 million kilometres from Proxima Centauri — only 5% of the Earth-Sun distance.

(Kilde: European Southern Observatory)

Som det ses er der en del usikkerhed på målingerne men en grundig statistisk analyse viser at målingerne dårligt kan forklares som tilfældig variation og den skulle være god nok. Der er en planet.

Fordi vi ikke ved hvordan planetens baneplan er orienteret i forhold til synsretningen er der en usikkerhed i bestemmelsen af planetens masse. Vi kan kun sige at den vejer mindst 1.3 gange Jorden og med 90 % sandsynlighed vejer mindre end 3 gange Jordens masse. Den roterer som sagt om sin stjerne med en periode (et “år”) på 11.2 døgn og i en afstand på kun 1/20 af Jordens afstand til Solen.

Forholdene på planeten Proxima Centauri b er sandsynligvis – selvom den er Jordlignende – temmelig anderledes end på Jorden. Vi kender ikke planetens rumfang og derfor heller ikke dens massefylde eller tyngdekraften ved overfladen – men den er nok ikke alt for langt væk fra tyngdekraften på Jorden. Vi ved ikke om planeten har en atmosfære og hvis ja, hvad dens beskaffenhed er. Vi ved ikke om der rent faktisk er flydende vand, have eller søer, selvom temperaturen tillader det og vi kender ikke dens omdrejningsperiode. Det er dog forholdsvist sandsynligt at den er “låst” til sin stjerne og altid vender samme side mod stjernen lige som Månen mod Jorden. Dette skyldes kraftige tidevandskræfter fordi stjernen er så tæt på og vil muligvis – muligvis ikke – gøre muligheden for liv mindre.

Set fra planeten vil stjernen Proxima Centauri være en gigantisk, men  forholdsvist lyssvag, rød skive. Et spektakulært syn, uden tvivl.

An angular size comparison of how Proxima will appear in the sky seen from Proxima b, compared to how the Sun appears in our sky on Earth. Proxima is much smaller than the Sun, but Proxima b lies very close to its star.

(Kilde: European Southern Observatory)

Jeg er slet ikke i tvivl om at dette her er en virkelig, virkelig stor nyhed. Denne planet er tæt nok på os til at den formentlig vil kunne ses direkte med næste generation af mega-teleskoper som allerede er under konstruktion og vi vil for første gang kunne se hvordan en af Jordens søstre eller brødre ser ud.

 

 

Det søde liv: Livets kirale sukker

Søren Vrønning HoffmannGæsteindlæg: Søren Vrønning Hoffmann er seniorforsker ved Institut for Fysik og Astronomi, Aarhus Universitet. Her er han leder af beamline gruppen ved synkrotronstrålingskilden ASTRID2. Han har en stor forskningsinteresse inden for polarisationsafhængig absorptions-spektroskopi i det ultraviolette område, en metode der er særligt velegnet til undersøgelse af kirale systemer. Her præsenteres helt ny forskning, der er publiceret i det ansete tidsskrift Science.

 

Hvad er liv?
Et helt centralt spørgsmål som virker overraskende svært at svare på. Prøv at kikke dig omkring, og du vil slet ikke være i tvivl om, hvilke ting omkring dig er levende og hvad, der ikke er. Alligevel er en klar definition ikke så nem at lave.

Men det liv, vi kender her på jorden, er kendetegnet ved at være opbygget via genetisk kode i form af DNA. Dette indeholder alle informationerne til at danne et utal af proteiner, som får ting til at ske. Det kan f.eks. være som signalstoffer eller som katalysatorer, der driver livets kemi. En meget central egenskab ved denne kemi er det, som vi kalder kiralitet.

https://en.wikipedia.org/wiki/Chirality#/media/File:Chirality_with_hands.svg

Byggestenene i livets kemi er aminosyrer og de såkaldte nukleotider, der indgår i hhv. proteiner og vores DNA. En helt central egenskab i disse byggesten er det, som vi kalder kiralitet, eller håndethed, altså at f.eks. aminosyrer findes i to udgaver, som ligner hinanden, men er forskellige på samme måde som vores hænder: Venstre hånd er et spejlbillede af den højre hånd.

Specielt er det, at kun venstrehåndsformen bruges i aminosyrer og kun højrehåndsformen indgår i sukkerenheden i RNA og DNA.

Her vil det være helt på sin plads at spørge om hvorfor og hvordan.

 

Hvorfor?
’Hvorfor’ har vi faktisk et svar på. Selv om almindelige kemiske reaktioner, der danner kirale molekyler, normalt danner lige mange venstrehånds og højrehånds former, så er valget af én kiralitet, kaldet homokiralitet, meget vigtig. En altafgørende egenskab ved DNAs dobbeltspiral er, at den kan replikeres således, at vores arvemateriale kan kopieres ved en celledeling. Og det kan kun lade sig gøre, hvis alle nukleotiderne i DNA’et har samme kiralitet.

Overalt på jorden bruges kun højrehåndsformen af sukkergruppen i DNA og RNA. Så for at livet kan formere sig, har vi brug for homokiralitet. Man kan en lille smule filosofisk sige, at vi ikke ville være her til at stille det spørgsmål, hvis det ikke var lykkes at udvikle livet ud fra en enkelt kiralitet.

https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_replication#/media/File:DNA_replication_split.svg

 

Hvordan?
Svaret på hvordan lige netop højrehåndskiralitet i DNA og venstrehåndskiraliteten i aminosyrer, har udviklet sig her på jorden, er til trods for flere årtiers forskning stadigvæk ubesvaret og noget af et stort mysterium.

Der findes flere teorier og ideer til, hvordan den ene håndethed har sejret i livets udvikling. F.eks. kunne det være sket vha. tilfældighed: Måske har det været to vandpytter indeholdende hver deres livets ur-suppe, som har udviklet begyndelsen til liv med hver sin håndethed. Den ene kunne have ligget i skygge under et klippefremspring, mens den anden har haft bedre sollys og varme.

Ud fra en Darwinistisk synsvinkel ville den ene have haft bedre mulighed for at udvikle sig, og det blev den der vandt kampen om at overleve.

Men det er bestemt også en mulighed, at en mere deterministisk effekt har haft indflydelse på valget af livets kiralitet. Og her læner vi os specielt op af vigtige fund af ekstraterrestisk karakter.

Det er interessant, at både aminosyrer og nukleotider er fundet i meteoritter som f.eks. Murchison meteoritten, der faldt i Australien for mere end 45 år siden, og at aminosyrerne her findes med en overvægt af venstrehåndtypen. Nøjagtigt samme kiralitet som bruges i livet på jorden! Kan det derfor være, at livets kemi er blevet sat i gang via molekyler med oprindelse uden for jordens atmosfære?

Murchison meteoritten - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Murchison_crop.jpg
Murchison meteoritten

 

Det er i hvert fald en utroligt fascinerende tanke med vidtrækkende konsekvenser, og det er ualmindeligt svært at afskrive dette sammenfald af ens kiralitet i himmellegemer og jordens liv som en tilfældighed.

 

Hvad kan forårsage universel kiralitet?
Vi skal altså lede efter mere deterministiske kræfter. Her er den svage kernekraft en undersøgt mulighed. Denne fundamentale kraft har den egenskab, at den ikke overholder såkaldt paritetssymmetri. Denne symmetri svarer til en refleksion (efterfuldt af en rotation), og kirale molekyler har netop ikke refleksionssymmetri. Det kan derfor betyde, at der dannes en meget lille overvægt at molekyler med en form for kiralitet.

En meget meget lille forskel. Selv om universet er mange milliarder år gammel, så er forskellen ikke stor nok til at forklare overvægten af venstrehånds aminosyrer i meteoritter.

I vores søgen efter en deterministisk effekt hælder vi mere mod ultraviolet lys. Dette er energirigt nok til at bryde bindinger og starte kemiske reaktioner. Ultraviolet lys kan skabe mere komplekse forbindelser ud fra simplere molekyler som vand, CO, CO2 eller ammoniak, alle molekyler som vi ved findes i rigt mål som en is omkring interstellare/interplanetariske støvpartikler, og dermed også på f.eks. kometer.

Men kan molekyler af samme kompleksitet, som de der indgår i livets kemi, dannes på denne måde?

 

Livets byggesten på en  komet
Rosetta missionens Philae landing på kometen 67P/C-G i november 2014 havde bl.a. til formål at finde livets byggesten på et ellers livsfjendtligt himmellegeme. Kort efter landing fik vores indre del af solsystemet, i januar 2015, besøg af en anden komet, Lovejoy. Her blev gasserne fra kometen også analyseret.

I begge tilfælde blev sukkerarten glykolaldehyd detekteret på/ved disse kometer. Vi har altså fundet et relativt komplekst molekyle i stor nok koncentration til, at det kunne blive detekteret her fra jorden.

Fundet vakte opsigt, til trods for at denne sukkerart er så simpel, at den af nogle kemikere ikke engang bliver betragtet som sukker. Opsigten skyldes, at denne sukkerart er en vigtig del af de kemiske processer, som danner en lang række andre sukkerarter.

Men kan forekomsten af glykolaldehyd forklares vha. fotokemiske reaktioner med ultraviolet lys?

 

Kunstig komet i laboratoriet
For at teste dette lavede vi en laboratorie ’komet’. I vores undersøgelse (Science 2016, 352, p208) startede vi med en blanding af vand og metanol samt en smule ammoniak, alle molekyler som findes på kometer. Blandingen blev frosset ned til meget lave temperatuer (ca. -195oC) under belysning med ultraviolet lys.

Vi efterprøvede altså, hvad et støvkorn eller en komet ville opleve i nærheden af solen eller andre stjerner. Vi fandt, at ikke blot blev den simple sukkerart glykolaldeyd, som observeret på kometerne 67P og Lovejoy, fundet i den simulerede komet, men også langt mere komplekse sukkerater blev dannet.

Og særligt begejstrede blev vi over fundet af ribose, der er den centrale, og kirale, sukkerenhed i RNA. Ribose sætter R’et i RNA, og dets søstermolekyle (deoxy-ribose) sætter D’et i DNA. Tilsammen udgjorde alle de fundne sukkerarter 3.5 % af de dannede stoffer, så det var ikke bare en smule sukker, der blev dannet, men en ganske betydelig del.

 

Gas kromatografi af simuleret komet, hvor en UV bestrålet is af vand, metanol og ammoniak viser dannelsen af en række sukkerarter, herunder den centrale sukkerenhed i RNA, ribose. (Copyright C. Meinert - CNRS).
Gas kromatografi af simuleret komet, hvor en UV bestrålet is af vand, metanol og ammoniak viser dannelsen af en række sukkerarter, herunder den centrale sukkerenhed i RNA, ribose. (Copyright C. Meinert – CNRS).

 

En kemiker af den gamle skole, hvor det ikke var unormalt at dufte og smage på frembragte stoffer, ville sikkert have fundet prøven en smule sød. Og have afkortet sit liv, da andre og f.eks. cancerfremkaldende stoffer også kan dannes vha. fotokemiske reaktioner.

Men hvad med kiraliteten?

I vores opstilling brugte vi upolariseret ultraviolet lys, og der var derfor ikke indbygget muligheden for at bryde kiralitets symmetrien. Men det er bestemt muligt at inducere en kiralitet vha. cirkulært polariseret lys. Cirkulært polariseret lys (CPL) er et ægte kiralt objekt, hvor der findes en højrehånds og en venstrehånds form, der er hinandens spejlbilleder.

polariz
Venstre og højrehånds polariseret lys. De to former for polarisation er hinandens spejlbilleder.

 

Cirkulært polariseret lys lyder måske som en lidt eksotisk form for lys, men det er det slet ikke. I moderne 3D biografer transmitterer de to brilleglas hver deres CPL form, og det er derfor muligt at lægge hovedet lidt på skrå uden at ødelægge 3D effekten i det stereoskopiske billede.

Men CPL findes også uden for vores jords beskyttende atmosfære. F.eks. i Orion stjernetågen OMC-1 hvor forekomsten af CPL tilskrives lysspredning på magnetfelts oplinede aflange støvkorn.

Vi har efterprøvet, at ultraviolet CPL kan overføre sin kiralitet til livets byggeklodser. Cirkulært polariseret spektroskopi på aminosyrer, udført ved den danske synkrotronstrålingskilde ASTRID2, muliggjorde en direkte forudsigelse af i hvor høj grad en overvægt af en håndethed kan induceres.

I et yderligt forsøg bestrålede vi en blanding af lige store dele af venstre og højrehånds formen af aminosyren alanin med CPL. Her kunne vi vise, at det var muligt at inducere en overvægt af den ene kirale form med nogle få procent, meget lig den overvægt, der blev fundet i Murchison meteoritten.

Meinert
Venstre og højrehånds polariseret ultraviolet lys danner en overvægt af hhv. venstre og højrehånds formen af en aminosyre, startende fra en ellers ligelig blanding af de to former. De to toppe i kromatogrammerne svarer til hver sin kiralitet af aminosyren. (Kilde: Meinert et. al. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 210 – 214)

 

Hvad siger dette om liv på andre planeter?
Resultater som disse kan ikke undgå at rokke ved vores forståelse af hvad liv er, og hvordan det er opstået. Helt centrale og relativt komplekse organiske molekyler kan dannes under ellers livsfjendtlige forhold, som på en komet, vha. ultraviolet lys, og det selvsamme lys fra stjernetåger kan inducere kiralitet af en bestemt håndethed til brug for livets udvikling, f.eks. her på jorden.

Men hvis de mekanismer er så generelle, som det ser ud til, kan vi så ikke meget vel forvente, at liv andre steder i universet har samme form som her på jorden?

Her kan vi jo starte med at kikke på vores naboplanet Mars. Selv om vi nok ikke skal forvendte at finde små grønne mænd, så har den Europæiske rumfartsorganisations nye mission ExoMars i 2016 og 2018 bl.a. til formål, at ”søge efter tegn på forhenværende og nutidigt liv på Mars”.

Som David Bowie sang: Is there life on Mars? Hvis denne ret specielle, og måske lidt fantastiske, drøm virkeligt skulle lykkes, må vi nok forvente, at livet ikke er helt ulig det, vi allerede kender. Lige meget hvordan vi definerer det.

Copyright: ESA/ATG medialab
Copyright: ESA/ATG medialab

Planet nummer 9

I går offentliggjorde to astronomer fra California Institute of Technology en artikel, hvori de argumenterer for at vort Solsystem har en niende planet med en masse omkring 10 gange Jordens masse i en kraftigt aflang bane omkring 20 gange længere væk fra Solen end Neptun med en omløbstid på 10.000 – 20.000 år.

Det er en sensationel påstand som umiddelbart kalder på en vis skepsis idet påstande om yderligere planeter i Solsystemet har en broget historie, men denne gang ser det ud til at der er noget om snakken: I hvert fald præsenterer de 2 astronomer et ganske overbevisende argument.

Argumentet bygger på den observation at de 6 aller-yderste kendte objekter i Solsystemet, som alle er opdaget siden 2003, har en betydelig systematik i deres baner. De har alle kraftigt aflange baner, de er alle i omkring samme retning fra Solen når de er tættest på, deres baner er alle 6 “vippet” med omkring 30 grader i forhold til Solsystemets plan og det punkt hvor de krydser Solsystemets plan ligger i alle 6 tilfælde også i omkring  samme retning set fra Solen.

Grafikken fra Science herunder illustrerer de 6 objekters baner og den hypotetiske bane for den niende planet.

Orbits_1280_PlanetX2
Orientering af banerne for de 6 yderste objekter i Solsystemet og den foreslåede bane for den niende planet.

Banedynamik for objekter i Solsystemet bliver hurtigt ganske kompleks matematik. Så længe man kan reducere problemet til kun 2 objekter er det kendt stof og forstået siden Johannes Kepler, men i princippet trækker alle Solsystemets objekter jo i hinanden via tyngdekraften og så snart man skal tage hensyn til 3 eller flere legemer bliver problemet hurtigt komplekst og kaotisk og må behandles enten ved hjælp af tilnærmede metoder eller ved computersimuleringer.

De 2 astronomer, Brown og Batygin, demonstrerer i deres artikel både via beregninger og gennem computersimuleringer at en niende planet over lang tid vil kunne påvirke mindre legemer i det ydre Solsystem således at den dels “trækker” deres baner mere aflange, dels orienterer dem på samme vis. Endelig kan påvirkningen fra en sådan planet også forklare nogle få hidtil uforklarede objekter lidt længere inde som har baner der er vippet med næsten 90 grader i forhold til Solsystemets plan.

Nu går jagten så ind på faktisk at SE denne hypotetiske planet (hvis den findes). Det er ikke umiddelbart lige til at se selv en forholdsvist stor planet så langt ude. Solens lys reduceres med kvadratet på afstanden og efter lyset så har reflekteret fra planeten reduceres det igen med kvadratet på afstanden. Det betyder at lyset fra en planet dæmpes med afstanden i fjerde så når man går dobbelt så langt ud reduceres lyset til en sekstendedel etc. Ikke desto mindre er der en rimelig chance for at finde den i løbet af en kort årrække.

Hvis den altså findes.

 

 

 

Hvorfor grundforskning?

I disse tider, hvor grundforskningen i Danmark i nogen grad er under pres er det vigtigt at kaste mere lys over, hvad grundforskning er og hvorfor den er vigtig. Et godt sted at starte er hos den romerske digter Ovid som i første sang i ‘Forvandlinger’ skriver om det, der adskiller os mennesker fra dyrene :

Ellers går dyrene bøjet,
med blikket rettet mod jorden,
men mennesket bød han at rejse sit åsyn
og skue mod himlen og hæve sit hoved i vejret,
op imod stjernernes vrimmel.
Sådan blev det, der just var råt og uformeligt mudder,
forvandlet til noget nyt:
til menneskeskikkelsens former.

Astronomien, som er mit eget (grund)forskningsfelt, benyttes altså som billede på selve kulturen.

Megen grundforskning, langt det meste, handler om at forstå specifikke processer eller nøje afgrænsede fænomener. Faktisk er det en del af videnskabens succes, at den kan afgrænse og fokusere på et specifikt spørgsmål. Sjældne gange sker der store gennembrud, hvor vi pludselig henter ny erkendelse, der sprænger rammerne eller udvider horisonten for hele vores verdensbillede. Det er interessant at stille to spørgsmål i denne sammenhæng: 1) hvordan opstår videnskabelige gennembrud? og 2) hvorfor er de vigtige for menneskeheden som helhed og ikke kun for videnskabsmænd og kvinder? For at kunne stille de spørgsmål, der er alt afgørende for at finde frem til nye erkendelser om verdens beskaffenhed, inklusiv de store gennembrud, må man prøve at se på verden som var man lige dumpet ned fra en anden planet. Dette er virkelig svært, for vi er alle bundet af vante forestillinger – langt mere end vi tror. Det vi ser er ikke ”verden som den er”, men et billede, der er dybt farvet af det verdensbillede vi er indhyllet i og som vi bærer med os. Gennembrud sker, når vores vante forestillinger afsløres som falske og illusoriske, eller i hvert fald mangelfulde, eller hvor vi pludselig får adgang til viden om nye ukendte dele af verden – hvide pletter på verdenskortet. Det er evnen til at se verden ”ny”, uden vanens slør, som er vigtig for at videnskabelige gennembrud kan opstå.

Ud over denne i bedste forstand lidt barnlige tilgang til verden kræver videnskabelige gennembrud også slid, hårdt arbejde og intense brydekampe med at afdække fænomenernes hemmeligheder. En væsentlig kilde til videnskabens succes i den vestlige verden er udviklingen af det vi nu kalder den videnskabelige metode: at stille præcise spørgsmål, opstille hypoteser og afprøve disse med eksperimenter involverende nøje tilpassede instrumenter. I Dantes Guddommelige komedie siger Beatrice til Dante i en diskussion om refleksion af sollys fra månens overfalde (Paradiset, 2. sang): “…men indvendingen holder ikke hvis man gør et eksperiment – og den metode er kilde til al kunst og viden hos jer…” , så denne tanke om eksperimentets betydning var tænkt allerede i senmiddelalderen i starten af 1300-tallet, da Dante skrev.

Den kendte danske renæssanceastronom og adelsmand Tycho Brahe blev af den af mange højt elskede Mars-forsker Jens Martin Knudsen ofte hyldet som en af den moderne naturvidenskabs grundlæggere, fordi han var den første, der i slutningen af 1500-tallet for alvor forfinede den astronomiske observationskunst og søgte at opbygge et solidt observationelt fundament for studiet af himmellegemerne. Selv skrev Tycho i sin klagesang, da han faldt i unåde hos kongen og måtte forlade Danmark i 1597:

Næppe har nogen haft Sans for mit Arbejd hjemme i Danmark,
Skønt det kan lignes med det, Herkules øved tilforn.
Herkules si’er man har hjulpet den segnefærdige Atlas,
Hindred, at Himmelen faldt, udspændt fra Pol og til Pol.
Dig Ptolemæus, Alphons og Dig Kopernikus, har jeg
Rakt en Haand, naar I gled; selv stod jeg fast paa min Fod.
Himmelklodernes Gang I mægted ikke at forske,
Jeg har det gjort, og mit Værk tror jeg i Sandhed er stort.
Nye Støtter jeg rejste for Himlens straalende Hvælving,
Aldrig revner den mer, hindret har jeg dens Fald.
Eftertiden tror jeg vil yde mig Tak for min Gerning,
Lad saa min Samtid blot vise sig karrig og kold.

Tycho så virkelig vigtigheden af, at skabe et solidt fundament for verdensbilledet! Det gjorde kongen også, for han fik hele 1% af statsbudgettet til at bygge Uranienborg på den dengang Danske ø Hven. Der skal lyde et stort tak til både kongen og Tycho, fordi de på hver sin måde satte gang i denne stræben efter et fastere fundament for verdensbilledet. Samtidig er det trist at måtte beklage, at i hvert fald regeringen ligesom den gang kongen i nogen grad synes at være blevet karrig og kold overfor grundforskningen i Danmark.

Hvorfor er grundforskningen og grundvidenskabelig gennembrud vigtige for andre end videnskabsmænd og kvinder? De er vigtige, fordi vi alle må vide, hvad det er for en virkelighed vi er en del af, hvor vi kommer fra! Der ligger et element af frigørelse i at forstå, hvor vi er henne og hvor vi kommer fra. En dybere viden giver de eksistentielle grundspørgsmål hvem er vi, hvor kommer vi fra en dybere grund. Astronomien har i de seneste 100 år vist os, at vi befinder os på en planet, der kredser omkring en blandt mange milliarder stjerner i vores ”hjemgalakse” Mælkevejen. Stjerner er store ansamlinger af brint og hydrogen og en smule stjernestøv fra tidligere stjernegenerationer. Energien kommer fra kernefusion i stjernernes centre. Langt de fleste stjerner har planetsystemer, men under tiden helt forskellige fra solsystemet. Mælkevejen er en blandt mange milliarder galakser i et umådeligt stort univers, hvori energitætheden er domineret af endnu ukendt mørk stof og mørk energi. Tættere på os selv har Darwin vist, at vi er tæt forbundne med de andre levende væsener via en fælles udviklingshistorie. Kvantemekanikken har vist, at virkeligheden på det mikroskopiske niveau er fundamentalt anderledes end det vi er vant til på måder vi endnu ikke har fuldt forstået.

Disse eksempler på fundamentale erkendelser er ikke endegyldige svar om virkeligheden, men de er skridt på en vandring, der aldrig stopper og som bestandigt bringer os dybere ned i forståelsen af eksistensen. Den romerske filosof Seneca beskrev det sådan her i 7. bog i værket ”Naturvidenskabelige problemer”:

“The time will come when diligent research over long periods will bring to light things that now lie hidden. A single life time, even though entirely devoted to research, would not be enough for the investigation of so vast a subject. . . . And so this knowledge will be unfolded through long successive ages. There will come a time when our descendants will be amazed that we did not know things that are so plain to them. . . . Many discoveries are reserved for ages still to come, when memory of us will have been effaced. Our universe is a sorry little affair unless it has in it something for every age to investigate . . . . Nature does not reveal her mysteries once and for all.”

Dette er så sandt for os som det var for Seneca. En mere pragmatisk grund, som måske også har større vægt i det politiske system, er, at grundforskningen giver anledning til afledte tekniske fremskridt, der ofte langt overgår de tekniske forbedringer, vi udvikler med mere målrettet anvendt og strategisk forskning. Kvantemekanikken er nok et af de bedste eksempler. Uden kvantemekanik ingen computere, internet, solceller, og mange andre i dag essentielle opfindelser. Det er blevet anslået, at kvantemekanikken ligger til grund for 30% af USA’s økonomi. Alt det voksede frem af fri forskning – ingen havde omkring år 1900 nogen som helst ide om, at der lå dette potentiale i at forstå naturen af varmestråling, den fotoelektriske effekt og Balmer-linjerne fra brintgas. Jeg tror faktisk, at grundforskningen per investeret krone på længere sigt gør os rigere end den strategiske forskning.

Det er vigtigt at understrege, at hovedformålet med grundforskningen ikke er de afledte goder, men en følgen af driften efter at forstå verden. Hvis vi glemmer grundforskningens egentlige drivkraft, så bliver den til anvendt forskning. Anvendt forskning er i sig selv er en god ting, men den kan ikke erstatte grundforskningen, da dens perspektiv er mere snævert og nytteorienteret. Forskningen skal gå på begge ben og lige nu er den ved at blive halt.

Billeder fra Pluto

Sonden New Horizons passerede tæt forbi Pluto i tirsdags og i går aftes (15/7) blev de første billeder fra passagen offentliggjort. Fordi det er en forholdsvis lille rumsonde, med relativt lille parabolantenne til kommunikation, og fordi den er så langt væk, kommer data dryssende meget langsomt. Dataraten er et sted mellem 1-4 kilobit per sekund afhængigt af hvor højt Pluto er på himlen set fra den Deep Space Network station, som sonden kommunikerer med. Altså en god del langsommere end et gammeldags 56k modem. I løbet af disse  dage fylder sonden sin harddisk op og så vil det faktisk tage over et år før alle data er modtaget på Jorden.

NH-Pluto-color-NewHorizons-20150713

Men allerede det billede som ses ovenfor som er taget fra en afstand på lige under 800.000 km, før passagen, viste at Pluto ville gemme på overraskelser. Der er markante forskelle i mellem forskellige regioner fra det lyse “Hjerte” i midten nederst som man formoder er is (formentlig frossent kvælstof) og til det mørke område lige ved siden af, benævnt “Hvalen”. Det er tydeligvis en kompleks overflade dannet af samspil mellem flere forskellige processer.

Da det første højopløste billede fra passagen blev offentliggjort i går kunne man høre underkæberne ramme gulvet hos publikum i pressekonferencen. Billedet (herunder) er taget fra en afstand på omkring  77.000 km og viser et område umiddelbart nedenfor “Hjertet” (det glatte terræn øverst til venstre i dette billede er det nederste af Hjertet ).

nh-pluto-surface-scale

Billedet er bemærkelsesværdigt dels for hvad det viser – primært den gruppe af bjerge som ses centralt i billedet. De er overraskende høje, op til 3.5 km, og er ikke en del af en kraterrand, så tydeligvis ikke dannet ved et meteornedslag men ved en indre proces. Billedet er dog allermest bemærkelsesværdigt for hvad det ikke viser.

Jeg kan ikke se et eneste nedslagskrater på det billede.

Ved samme lejlighed offentliggjorde man også et billede af Plutos måne Charon (udtales Karon) taget under “indflyvningen”, dvs. der vil komme billeder i højere opløsning. Billedet (herunder) viser også en overflade med forbløffende få nedslagskratere.

nh-charon

Så både Pluto og Charon har langt færre kratere end forventet. Det betyder så som udgangspunkt enten at mængden af nedslag derude i den yderste del af Solsystemet har været mange gange lavere end længere inde gennem hele Solsystemets historie eller at overfladerne på både Pluto og Charon er meget unge og begge kloder dermed stadig er geologisk aktive. Hvad enten forklaringen er det ene eller det andet er det en KÆMPE overraskelse.

Det virker ikke umiddelbart sandsynligt at mængden af kollisioner og meteornedslag kan have været så dramatisk anderledes ude ved Pluto. Især ikke fordi både Pluto og Charon har enkelte større nedslagskratere men Pluto baseret på nærbilledet ovenfor øjensynligt har nærmest ingen mindre kratere. Det skulle være spøjst om der havde været store meteorer, men ingen små. Derimod kan man rimeligt nemt forestille sig geologiske processer, der kan udviske små kratere, men har sværere ved at helt fjerne de store.

Den mest nærliggende forklaring er at Pluto og Charon er geologisk aktive og derfor har unge overflader, som har været omdannet for nylig i geologisk forstand (inden for måske 100 millioner år). Men hvis det er sandt er det rent ud sagt forbløffende.

Den generelle regel er at store kloder (Jorden, Venus, måske tildels Mars) er geologisk aktive, mens mindre kloder måske har været det engang, men ikke er det længere. Geologisk aktivitet kræver varme i klodens indre. Den varme stammer dels fra dengang kloden blev dannet, dels kommer den fra henfald af radioaktivt materiale inde i kloden. Under alle omstændigheder køler små kloder hurtigere end større kloder fordi deres rumfang er mindre i forhold til deres overflade. Så små kloder er kølet ned hurtigt, deres indre er tidligt stoppet med at være flydende, geologisk aktivitet som vulkanisme eller pladetektonik er stoppet tidligt og deres overflade er dækket af meteorkratere fra det meste af Solsystemets historie. Se for eksempel et udsnit af Månens overflade herunder. Månen er omkring 50% større i radius end Pluto, men overfladen er dækket af kratere.

houston_moon_zoom

Der findes undtagelser fra den generelle regel. En række af kæmpeplaneternes måner udviser tegn på geologisk aktivitet og et flydende indre. I de fleste tilfælde er der her tale om vand i månernes indre, men pointen er den samme: for at smelte vandet kræver det en varmekilde ude i det iskolde ydre Solsystem. Det forklares med opvarmning via tidevandskræfterne – opvarmning som skyldes friktion når disse måner bevæger sig rundt i det kraftige tyngdefelt fra deres kæmpeplanet og også påvirkes af andre måner.

Det er endog meget svært at forestille sig dén proces spille en rolle for Pluto og Charon. De to kloder er låst i deres indbyrdes kredsløb. De vender begge altid samme side mod deres partner og der er ingen tidevandskræfter aktive mellem dem. Plutos øvrige måner er uhyre små og påvirkningen fra dem må være helt ubetydelig.

Hvordan man end vender og drejer det så er de manglende kratere på Plutos overflade en genuin overraskelse og der er tydeligvis noget, vi ikke forstår. Er Pluto og Charon meget varmere end forventet ? Har de f.eks. flydende vand i deres indre trods de omkring -230 C på overfladen ? Er de domineret af andet end vand, noget med langt lavere smeltepunkt ? Har de en kompleks historie, således at de kan have været udsat for kraftige tidevandskræfter for nylig (passage tæt på et andet legeme ?)

Vi ved det simpelthen ikke lige nu og kan kun vente i spænding mens billede efter billede langsomt drysser ned gennem 2k-forbindelsen derude fra Solsystemets yderste kant..

 

 

Ny forskningsminister: Uvidenskabelig eller blot uvidende?

For et års tid siden skrev jeg et indlæg om den nyudnævnte engelske minister med ansvar for forskning og spurgte, om man kan have tiltro til en forskningsminister, der tror på magi – i dette tilfælde homøopati.

Nu står vi i en situation, hvor vi måske skal stille det samme spørgsmål om vores nyudnævnte minister for forskning og uddannelse, Esben Lunde Larsen (V). Alene det, at der kan herske tvivl om noget så centralt, er uheldigt – uagtet hvad man ellers enten måtte mene om den siddende regering.

For er vores nye forskningsminister kreationist? I et interview med Jyllands-Posten kom Esben Lunde Larsen – der er valgt i “Bibelbæltet på Ringkøbing-egnen” –  med nogle udtalelser, der har fået mange mennesker til at reagere. Kreationismedebatten er ikke ny for mig, og jeg var selv temmelig forbløffet over de ting, han sagde – og måske lige så vigtigt: De ting han ikke sagde.

Som minister med ansvar for forskning i Danmark er det nødvendigt, at man forstår den videnskabelige metode og har et blot nogenlunde kendskab til det felt, man skal forvalte. At Esben Lunde Larsen er troende kristen hersker der ingen tvivl om, og det er selvfølgelig ikke i sig selv diskvalificerende. Men hvad tror han på? Det er – modsat hvad mange andre siger – endog meget relevant i netop det embede, han har fået tildelt. I interviewet påpeger han det vigtige i, at der i regeringsgrundlaget er indskrevet, at Danmark er et kristent land. Vi ved, at han i Per Ramsdal-sagen opfordrede til en fyring, fordi Ramsdal som præst havde sagt, at Jesus ikke sådan rigtigt genopstod fra de døde. Betyder det, at vores minister tror på, at døde mennesker kan blive levende igen? I hvert fald én gang.

Men hvad med evolution, Big Bang og Jordens alder – hvad er hans holdning til disse spørgsmål, og hvordan flugter det med videnskaben? Netop dette blev han spurgt om efter sin udnævnelse, hvilket mange har påpeget var mærkværdige spørgsmål til en minister. Det kan de have ret i, men hans svar viser, at det var væsentlige spørgsmål at stille. Han må også selv have indset, at hans umiddelbare svar var problematiske, for journalisten blev indkaldt til en opfølgende samtale om emnet. Hans uddybende forklaring finder jeg dog ikke meget mere beroligende.

Adspurgt om sit syn på, om mennesket nedstammer fra aberne (det er et dårligt spørgsmål – vi nedstammer ikke fra aberne; vi er aber og deler en fælles stamfader med chimpanser cirka 6 millioner år tilbage i tiden) eller om han tror på skabelsesberetningen, svarer han:

“Jeg tror, at der står en skabende gud bag. Hvordan han så har gjort det, det har jeg ikke forholdt mig så meget til. Og det er der jo heller ikke nogen, der kan give en teologisk forklaring på eller lignende. På den måde har jeg ikke forholdt mig til det”

Hvilket han senere uddyber med:

“Jeg mener, at der er en skabende gud, der står bag det hele. Og hvordan udviklingen så er fra det tidspunkt, kan jeg på ingen måde give nogen kvalificerede bud på. Og det er sådan set heller ikke afgørende. For det afgørende er, om der er plads til balancen mellem videnskab og tro. Og det er der.”

Og igen:

“Jamen jeg tror, som jeg har sagt flere gange, nu: Der sker en udviklingsproces i, hvordan vi er. Jeg tror, at der står en skabende Gud bag. Hvordan det så er sket – hvordan det har udviklet sig – jamen, jeg er ikke videnskabsmand på det felt.”

I mine øjne er der ikke så meget mere i det uddybende svar, der belyser hans ståsted. Så hvad svarer han egentlig? Ja, han tror på en skabende Gud, der muligvis har brugt evolution som virkemiddel. Han siger ikke så meget, men det, der har ramt mig og flere andre, er, at hans ord ligger meget tæt på Intelligent Design-bevægelsens pseudointellektuelle udgave af kreationisme. Problemet ligger lige så meget i, hvad han ikke siger – for han kunne have svaret klart og entydigt på spørgsmålet (især når han beder om tid til uddybende kommentarer). Direkte adspurgt kunne han have sagt, at den videnskabelige konsensus er klar; at skabelsesberetningen kun er en myte og selvfølgelig ikke skal tages bogstaveligt; at Adam og Eva aldrig har levet. Eller han kunne have sagt, at det var ikke hans kompetence og henvise til fagfolk i stedet. Men det gør han ikke, og som videnskabsminister er det ikke bare en ligegyldighed.

Han svarer stort set det samme, når han bliver spurgt om Big Bang og Universets tilblivelse:

“Jeg tror, at der står en skabende gud bag det meste i verden, og hvordan det er blevet til, ja, der giver bibelen én forklaring, og naturvidenskaben giver sin forklaring. Det er ikke afgørende for mig. Det afgørende er, at verden er til. Og at jeg som et troende menneske tror, at der står en gud bag.”

Her bider jeg mærke i to ting: For det første at han mener, at der er to forklaringer, der her nærmest præsenteres som ækvivalente – og det er de ikke. Slet ikke. Kristendommen har ikke en forklaring, der kan bruges til noget i praksis. For det andet at det ikke er afgørende for ham – det burde det ellers være, for det har ret voldsomme implikationer, om en gud har skabt universet eller ej.

Det, der kunne ligne en manglende nysgerrighed overfor og indsigt i andre felter en teologien, kommer også til udtryk, da han bliver spurgt om Jordens alder:

“Jeg har faktisk nærmest aldrig forholdt mig til, hvor gammel jorden er. Der er jo alle mulige geologiske undersøgelser, der viser, at den er flere milliarder år gammel. Der er videnskabelige beviser, som man forholder sig til som videnskabsmand. Bevæger man sig så fra videnskaben og over i teologien, så siger teologien, at én dag er som 1.000 år, og 1.000 år er som en dag. Og det er et meget godt billede på, at det ikke er tidsaspektet for, hvor gammel jorden er, der er afgørende.”

Igen mener han ikke, at det er afgørende – men det er det, og vores forståelse for Jordens og Universets alder har haft stor indflydelse på en række felter fra biologi over geologi til kosmologi. Det betyder noget, men endnu vigtigere: En videnskabsminister med en Ph.D-grad har aldrig rigtig tænkt over Jordens alder? Jeg har samtaler med min 6-årige søn om den slags, fordi det er spændende og noget, nysgerrige mennesker på et eller andet tidspunkt tænker over. Det synes jeg er tankevækkende.

Som minister med ansvar for forskning bør man forstå den videnskabelige metode og den proces, der fører til, at vi ved, hvad vi ved. Man bør have en nysgerrighed for verden omkring os. Og man bør have en basal indsigt. På alle disse punkter fejler vores minister umiddelbart. Selv når han skal tale om forskningsfrihed, får han sagt nogle ting, der lyder mærkværdige:

“Det afgørende er, at der er forskningsfrihed. Så forskeren – uanset om han forsker i teologi eller naturvidenskab – kan dykke kritisk ned i det. Det skal enhver forsker, og så er der et privat rum for forskeren, hvor han kan tro mere eller mindre på det, som han arbejder med.”

Første del er indlysende rigtigt, men hvad betyder den anden del om, at man kan tro mere eller mindre på det, man forsker i? Er det en håndsrækning til kreationistiske forskere om, at det er ok at lade som om, man accepterer evolution?

Han siger videre, at religion og videnskab ikke nødvendigvis udelukker hinanden med henvisning til, at både Niels Bohr og Albert Einstein var troende – udover at det er irrelevant, idet deres forskning var uafhængig af eventuel tro, så er det også forkert: Niels Bohr var ikke troende, og Einstein var om noget deist og i hvert fald ikke teist. Hele diskussionen omkring religion og videnskab må vente til en anden gang.

Danmark er et sekulært samfund, så derfor skal en videnskabsminister selvfølgelig kunne være både troende eller ikke-troende. Andet ville stride imod vores helt grundlæggende principper. Det er dog også et krav, at en ministers religiøse overbevisning ikke karambolerer med det felt, han eller hun har ansvar for. At man som forskningsminister har valgt en person, der ikke alene lader til at være stærkt religiøs men også udviser sympati for kreationisme, er stærkt bekymrende.

Det ærgrer mig, at man har valgt en teolog. Han er Ph.D, hvilket er et plus i forhold til at kende systemet – det er mere end langt de fleste medlemmer af Folketinget – men når man ser på teologis størrelse i forhold til Københavns Universitets samlede størrelse, er det ikke det mest repræsentative valg. I 2014 var der 670 studerende på hele Det Teologiske Fakultet, hvilket er 1.6% af KUs samlede antal studerende. Det skal ses i forhold til f.eks. naturvidenskab (23%) og humaniora (28%). Dertil kan man indvende, at teologi er et noget anderledes forskningsområde end f.eks. naturvidenskab, hvilket især er relevant at huske på, når regeringen samtidig ønsker at der skal “være et tættere samarbejde mellem universiteter og erhvervsliv”. Sidst jeg tjekkede, var Danmarks største eksport ikke bibelsk eksegese.

Det ville være fantastisk, hvis der generelt var flere naturvidenskabeligt uddannede politikere på Christiansborg, dels fordi det ville betyde et mere repræsentativt Folketing, men også fordi der er flere felter – forskning, sundhed og klima for blot at nævne tre – hvor en naturvidenskabelig baggrund ville være en styrke. Det ville også være fantastisk med politikere (måske endda en forskningsminister), der har reel forskningserfaring. Jeg hverken kan eller vil udtale mig om Esben Lunde Larsens afhandling – jeg er sikker på, at det er et solidt stykke arbejde, men det ligger langt væk fra mit område – men det må nødvendigvis være begrænset, hvor meget forskningsarbejde han har kunnet nå at lave, siden han fik tildelt sin grad i januar 2013, når han lige siden har siddet i Folketinget på fuld tid og været forskningsordfører for Venstre.

Derudover har Esben Lunde Larsen tidligere gjort sig til talsmand for at nedlægge Det Frie Forskningsråd og sammenlægge det med Grundforskningsfonden – et forslag der mødte modstand fra Dansk Folkeparti til Radikale Venstre. Det ville da også være en sørgelig udvikling, da DFF fungerer fantastisk og giver mulighed for unge forskere. Esben Lunde Larsen var da også ude at kritisere det nu famøse “Krølle-Bølle projekt” [http://videnskab.dk/kultur-samfund/forskere-krolle-bolle-forskning-er-faktisk-vigtig], fordi det ifølge ham ikke var “fornuftigt” og skabte arbejdspladser i Danmark [http://politiken.dk/indland/politik/ECE2437805/v-ordfoerer-kroelleboelle-forskning-er-ude-af-trit-med-danmarks-behov/], uagtet at det er et antropologisk studie og altså ikke en eller anden, der hævder at tale med trolde i naturen. Man kunne også sige, at det klinger lidt hult, når en teolog begynder at snakke om, at forskning skal skabe arbejdspladser og være fornuftigt…

Dertil kommer spørgsmålet om, hvorvidt han handlede efter bogen, da han var med til at forhandle en bevilling hjem til Grundtvigcenteret, som han er tilknyttet men dog har orlov fra.

Det generelle indtryk efter godt en uge er, at vi nu har en forskningsminister, der ikke forstår naturvidenskab og den videnskabelige metode, som ikke interesserer sig for helt afgørende dele af vores verdensbillede, og som ikke kan svare klart på helt grundlæggende videnskabelige spørgsmål.

Vil han så også give plads til, at de få kreationistiske forskere, vi har, kan få større spillerum? Jeg håber det ikke. I sidste ende må vi jo bare se, hvordan han forvalter sit ansvar.

Philae er vågnet !

Tilbage i November fulgte vi landingen af sonden Philae på kometen 67P Churyumov-Gerasimenko. Sonden landede, men landingssystemet virkede ikke helt efter hensigten, den blev ikke korrekt fastgjort til overfladen, men sprang tilbage ud i rummet og kom først ned igen efter flere timer. Det er ikke lykkedes at præcist bestemme hvor sonden er landet, men det er klart at den landede nede i et hul eller under et delvist overhængende stykke klippe. Et sted hvor lysindfaldet er begrænset.

Det betød at Philaes mission blev kraftigt forkortet da den ikke havde strøm nok fra sine små solpaneler til at gennemføre den langstrakte anden fase af sin mission, hvor den skulle lave fortløbende passive målinger fra kometens overflade. I stedet gik landeren i dvale da batteriet løb tør for strøm efter omkring 60 timer. På det tidspunkt skrev jeg at der var en lillebitte chance for at Philae ville komme til live igen når kometen kom nærmere Solen og temperaturen samt energien fra solpanelerne øgedes.

Åbenbart var chancen ikke så lillebitte igen, for det er netop sket ! Lørdag aften modtog man for første gang i 7 måneder signaler fra Philae. Endnu er der kun meget få detaljer, men et par ting står umiddelbart klart:

1) Sonden eri rimeligt god stand , med strøm på batterierne og en ikke alt for kold temperatur. Vi er stadig 2 måneder fra perihelion (det tidspunkt, hvor kometen er nærmest Solen) så der er al mulig grund til at håbe på et langt forløb, hvor Philae kan være aktiv.

2) Det er ikke første gang Philae har forsøgt at kommunikere med Rosetta. De andre gange har det øjensynligt været uden held. Hvorfor ?  Måske står Philae på en måde så kommunikationen er blokeret i mange retninger og man kun kan nå Rosetta når den befinder sig i den helt rigtige retning ? Det er ikke sikkert at det bliver simpelt at etablere stabil to-vejs kommunikation.

3) Der er stadig data fra landingen som endnu ikke er hentet ned, så vi kan vente at lære en del mere om, hvad der præcist skete tilbage i november. Inklusiv Philaes præcise placering, som man nu burde kunne bestemme.

4) Dette vil selvfølgelig gøre det ekstra ønskværdigt at bringe Rosetta tæt ned på overfladen, men det er yderst risikabelt nu, hvor kometen nærmer sig Solen, fordi kometen frigør så meget materiale efterhånden som den varmes op. Blandt andet risikerer man at Rosettas stjernekameraer, som den bruger til navigation bliver, forvirrede af de mange små glimtende iskrystaller som frigøres fra kometen, med det resultat at Rosetta pludselig ikke ved, hvad der er op og ned, fordi den ikke kan genkende stjernehimlen på grund af de mange glimt fra materiale frigivet fra kometen.

Jeg glæder mig til at følge udviklingen de kommende måneder. Det står efterhånden klart at selvom Philae gennemførte alle de planlagte målinger lige efter landingen så stod den placeret på en sådan måde at boret ikke nåede overfladen og man derfor ikke fik materiale fra overfladen ind i analyseinstrumenterne. Måske der er en måde, hvorpå man han flytte lidt på Philae og gentage denne måling, som jo var ét af de centrale formål med missionen.

 

Et år i dværgenes tegn

Året 2015 står i dværgenes tegn, hvis man som jeg er passioneret interesseret i udforskningen af Solsystemet. Dværgplaneternes, altså.

Dværgplaneter er en ganske ny opfindelse, i hvert fald i den præcise betydning som begrebet har nu. Den opmærksomme læser vil måske have lagt mærke til, at der i dag er en planet mindre i Solsystemet end der var for et lille årti siden. Det er ikke så dramatisk som det lyder: Ingen planeter sprang i luften, det var en ren skrivebordsbeslutning som blev foretaget af den Internationale Astronomiske Union (IAU) i 2006 hvor begrebet Dværgplanet blev introduceret og Pluto blev degraderet fra planet til dværgplanet hvorved antallet af planeter i Solsystemet med et pennestrøg blev reduceret fra ni til otte.

Beslutningen var og er omdiskuteret; en diskussion jeg ikke vil blande mig i lige nu og her, andet end ved at sige at Solsystemet indeholder myriader af legemer med forskellige karakteristika og at ordene planet, måne, dværgplanet, komet, asteroide etc naturligvis blot er ord vi mennesker sætter på tingene. Klassifikation kan være en svær disciplin (som næbdyret sagde til muldyret ) og tingene passer ikke altid lige godt ind i de kasser vi gerne vil putte dem i.

Hvorom alting er, så har IAU altså indført klassen Dværgplanet. Dværgplaneterne er en ganske eksklusiv klub med foreløbigt kun 5 medlemmer (men yderligere en lang række håbefulde ansøgere).

Mit ærinde her, og grunden til at jeg kalder 2015 for Dværgplaneternes år, er at de to uden sammenligning bedst kendte medlemmer af klubben BEGGE  bliver besøgt for første gang af rumsonder i løbet af i år. Rumsonden Dawn gik i kredsløb om Ceres i Marts og sonden New Horizons passerer Pluto til Juli.

 

Dawn blev sendt op i 2007 men har ikke ligget på den lade side undervejs. Det er en innovativ mission, der efter opsendelsen har benyttet en såkaldt ion-motor til at bevæge sig ud til asteroidebæltet. I en ion-motor accelererer et elektrisk felt elektrisk ladede partikler (ioner) op til meget høje hastigheder. Rumsonden drives fremad når ionerne skubbes bagud. I modsætning til en traditionel kemisk raketmotor kommer energien altså ikke fra en forbrænding i selve motoren men skal hentes andetsteds fra. Typisk fra solpaneler, som det er tilfældet på Dawn. Ionerne er altså ikke brændstof men udelukkende drivmiddel.

Fordelen ved en ion-motor er at mundingshastigheden – hastigheden hvormed drivmidlet forlader raketten – kan blive meget høj. Dermed kan man opnå en stor samlet ændring i hastighed med en forholdsvis lille masse af drivmiddel. Ulempen er at den samlede mængde af drivmiddel der forlader raketten i et givent tidsrum er lille så accelerationen dermed er lille. Ion-motoren kan derfor ikke bruges til at forlade Jorden med, da det direkte slagsmål med Jordens tyngdefelt kræver en høj acceleration, og Dawn blev da også i første omgang sendt op med en traditionel kemisk raket. Men når man først er ude i rummet er ion-motoren uhyre effektiv og kan, givet lang nok tid, accelerere en rumsonde op til meget høje hastigheder.

Med risiko for at strække en analogi længere end den kan bære kan man måske tænke på ion-motoren som en bilmotor med meget lav acceleration (nul til hundrede på fire døgn…) men som til gengæld går virkeligt mange kilometer på literen.

 

Dawn har udnyttet sin ion-motor til at blive den første rumsonde nogensinde som har været i kredsløb om to forskellige legemer i Solsystemet (Jorden fraregnet, naturligvis). Fra Maj 2011 til September 2012 var Dawn i kredsløb om den næsttungeste af asteroiderne, Vesta. Takket være sin effektive motor kunne sonden siden igen kravle ud af Vestas tyngdebrønd og fortsætte rejsen ud til den største af asteroiderne, dværgplaneten Ceres, hvor Dawn altså ankom i begyndelsen af Marts i år.

Ceres kan tale med Pluto om at blive degraderet fra planetstatus idet den fra opdagelsen i 1801 og frem til midten af 1800-tallet var klassificeret som en planet men blev degraderet da antallet af opdagede asteroider begyndte at vokse voldsomt. Ceres er omkring 950 km i diameter. Den er som nævnt den største af asteroiderne og indeholder alene omkring 1/3 af asteroidebæltets samlede masse. På grund af sin betydelige størrelse og tyngdekraft  har Ceres en kuglerund form som det kendes fra planeter og større måner, i stedet for den irregulære form som ellers er typisk for asteroider og Ceres er den eneste af asteroiderne som er stor nok til at klassificeres som dværgplanet.

Herunder ser man Ceres som den ser ud med Hubble-rumteleskopet:

fourviewsCeres-1

Og her ses Ceres som fotograferet af Dawn den 15 April i år fra 22000 km over overfladen med en opløsning på omkring 2 km per pixel (klik på billedet for at se det i fuld opløsning):

PIA19064_hires

 

Forskellen er indlysende tydelig selvom Dawn langtfra har nået sin endelige bane. Ceres er forvandlet fra en utydelig plet på himlen næsten uden observerbare detaljer til en detaljeret klode, et geologisk objekt. Faktisk vil sonden gennem hele året trinvist reducere højden over Ceres og vil formentlig først nå sin laveste bane hen i mod slutningen af 2015. Så vi kan forvente at nye detaljer vil afsløre sig løbende gennem året.

Ceres er forholdsvist langt ude i asteroidebæltet og formodes derfor at være betydeligt rigere på vand (is) end de asteroider som blev dannet nærmere Solen. Den minder faktisk en del om flere af de isrige måner i det ydre solsystem. Traditionelt har man ment at den ikke er differentieret. Dvs. den har aldrig været varmet nok op til at den smeltede indeni og er derfor ikke opdelt i kerne, kappe og skorpe ligesom de jordlignende planeter og større måner er.  Det er tydeligt ved selv et kort blik på billedet ovenfor at meteornedslag har været den dominerende proces, som har formet Ceres’ overflade.

Meget af forhåndsinteressen har samlet sig om den lysere plet, som ses tydeligt på billederne fra Hubble. Den er ikke nem at se på billedet fra Dawn ovenfor (lille hvid plet midt i et stort krater yderst til højre). Men ses tydeligt på tidligere billeder fra Dawn, hvor planeten vender anderledes, som her på et billede fra 19. Februar hvor man faktisk kan se at der i virkeligheden er tale om to lyse pletter.

pia19185-cr

Åbenlyst nok ser vi noget lysere materiale som reflekterer sollyset bedre end resten af den ellers ganske mørke overflade. Det, at det er en refleks, forklarer også at pletterne er meget mere tydelige når lyset kommer ind fra nogle retninger end andre. Derfra bliver det dog hurtigt svært: Underjordisk is afsløret af meteornedslag ?  Kryovulkanisme (dvs flydende vand som kommer op nedefra) ? Spekulationerne er mange og det eneste rimeligt tydelige er at ingen af forklaringerne lyder helt rimelige i lyset af hvad vi troede vi vidste om Ceres som en meget kold, geologisk inaktiv klode som ikke er differentieret (og derfor ikke burde have ren is nogen steder).

Som et ekstra krydderi på historien rapporteredes det i Januar sidste år fra det infrarøde rumteleskop Herschel at man havde set vand (i meget små mængder) blive frigivet fra Ceres. Igen en overraskelse.

Hvordan historien hænger sammen er der ingen der ved lige nu, men formentlig og forhåbentlig ved vi mere når året er omme.

 

Fra Ceres springer vi nu et langt spring ud af i Solsystemet til den anden dværgplanet som får besøg i år: Pluto. New Horizons, som er på vej til Pluto, er ligesom Dawn også en sonde, med en plads i rekordbogen. Men hvor Dawn er en slags rumsondernes “hybridbil” med en innovativ motor og uhyre effektiv anvendelse af drivmidlet så er New Horizons mere en traditionel benzinsluger taget til et endnu højere niveau. Stor raket, lille nyttelast, og så bare sømmet i bund og derudaf. New Horizons forlod i 2006 Jorden med en hastighed på 16.3 km/s i forhold til Jorden, hvilket gør den til den hurtigste rumsonde nogensinde afsendt. Med den hastighed tog det under 3 måneder før den passerede Mars’ bane, hvilket ellers typisk tager 7-8 måneder for Mars-sonder (men den skulle jo så heller ikke bremse ned). Trods den store fart har det dog stadig taget næsten 10 år fra afsendelsen og til sonden nåede Pluto, længe nok til at målet, Pluto, jo så altså i mellemtiden blev degraderet og nu ikke længere regnes som en planet.

New Horizons er en såkaldt “flyby”-mission. Der er ikke brændstof til at bremse ned og gå i kredsløb om Pluto, så sonden vil passere tæt forbi og have et forholdsvist kortvarigt vindue, hvor Pluto kan observeres med høj opløsning. Ikke blot Pluto, men hele Pluto-systemet, som udover Pluto selv består af, dens store måne, Charon, og de fire små måner, Nix, Hydra, Kerberos og Styx.

 

Herunder ses Pluto og Charon rotere om deres fælles tyngdepunkt som set af New Horizons i midten af April fra omkring 100 millioner kilometers afstand. Fra den 15. Maj og frem til midten af September vil New Horizons kunne se Pluto i højere opløsning end Hubble og når sonden passerer tættest på, den 14. Juli, vil den være omkring 10.000 km væk og vil kunne kortlægge meget af Plutos overflade med en opløsning på 50 m/pixel. Hvilke overraskelser der venter kan vi lige nu kun gisne om.

2-opnav3_barycen_v7_lowres-1041_0
New Horizons’ passage af Pluto vil i en vis forstand være sidste skridt i det oprindelige program for rekognosceringen af Solsystemet og lægger sig i forlængelse af Voyager 2’s flyby’s af Uranus og Neptun. Samtidig er det vores første detaljerede blik på en hel klasse af mindre, dybfrosne legemer helt ude på Solsystemets grænse,  det såkaldte Kuiper-bælte.

Efter passagen af Pluto vil man forsøge at styre New Horizons videre mod endnu et eller to legemer i Kuiper-bæltet. Hvilke er endnu ikke fastlagt.

Pluto bærer måske nok ikke længere den distingverede titel “Planet”, men det er kloden jo ikke blevet mindre interessant af, og jeg har i hvert fald skrevet den 14. Juli i kalenderen.