Stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli

Stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli (enska: European Southern Observatory, skammstafað ESO) , er stærsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og ein öflugasta stjörnustöð heims. ESO var stofnað árið 1962 og eru aðildarríkin orðin 15. ESO tryggir stjarnvísindamönnum rannsóknaaðstöðu á heimsmælikvarða á suðurhveli jarðar. Árlega leggja aðildarríki ESO um 163 milljónir evra til starfseminnar. Þar starfa um 700 manns.^[1]

ESO er þekkt fyrir að smíða og reka nokkra stærstu og þróuðustu stjörnusjónauka heims. Má þar nefna New Technology Telescope (NTT), þar sem virk sjóntæki voru prófuð í fyrsta sinn, og Very Large Telescope (VLT) sem samanstendur af fjórum 8,2 metra breiðum sjónaukum og fjórum 1,8 metra aukasjónaukum. ESO er þátttakandi í þróun og smíði Atacama Large Millimeter Array (ALMA) og European Extremely Large Telescope (E-ELT).

ALMA er ein stærsta og hæsta stjörnustöð heims og gerir mælingar á millímetra og hálfsmillímetra sviðinu. Smíði hans er langt komin og gert er ráð fyrir að hann verði tekinn í notkun árið 2012. ALMA er samstarfsverkefni Evrópu, Japans, Norður-Ameríku og Chile. ESO hefur umsjón með evrópska hluta verkefnisins og hýsir jafnframt evrópsku svæðisskrifstofuna.

E-ELT er fyrirhugaður 39,3 metra breiður sjónauki sem verður „stærsta auga jarðar“ þegar smíði hans lýkur upp úr 2020.^[2] Vonir standa til um að sjónaukinn muni gerbreyta þekkingu okkar í stjarneðlisfræði með nákvæmum rannsóknum á fjarreikistjörnum, fyrstu fyrirbærum alheims, risasvartholum í miðju vetrarbrauta og eðli og dreifingu hulduefnis og hulduorku í alheiminum. Frá árinu 2005 hefur ESO unnið með evrópskum stjarnvísindamönnum við þróun þessa risasjónauka.^[3]

Margar merkar uppgötvanir í stjarnvísindum hafa verið gerðar með sjónaukum ESO auk þess sem fjölmargar stjörnuskrár hafa verið settar saman. Af nýlegum uppgötvunum má nefna uppgötvun á einum fjarlægasta gammablossa sem sést hefur og sönnunargögn fyrir tilvist svarthols í miðju Vetrarbrautarinnar. Árið 2004 tóku stjörnufræðingar ljósmynd af fjarreikistjörnunni 2M1207b á braut um brúnan dverg í 173 ljósára fjarlægð með Very Large Telescope (VLT). Á 3,6 metra sjónauka ESO er litrófsritinn HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) sem skilað hefur mestum árangri í leit að fjarreikistjörnum. VLT hefur líka ljósmyndað fjarlægustu vetrarbrautir sem sést hafa í alheiminum hingað til.

Á Stjörnufræðivefnum Geymt 17 janúar 2021 í Wayback Machine eru ítarlegar upplýsingar um ESO og stjörnustöðvar samtakanna^{[óvirkur tengill]}.

Saga

ESO Directors General^[4]
Otto Heckmann	1962–1969
Adriaan Blaauw	1970–1974
Lodewijk Woltjer	1975–1987
Harry van der Laan	1988–1992
Riccardo Giacconi (Nóbelsverðlaunahafi)	1993–1999
Catherine Cesarsky	1999–2007
Tim de Zeeuw	frá 2007

Sú hugmynd að evrópskir stjarnvísindamenn skildu leiða saman hesta sína og setja á laggirnar stóra stjörnustöð varð til í Leiden stjörnustöðinni í Hollandi vorið 1953 hjá þeim Walter Baade og Jan Oort. Oort fylgdi fljótt hugmyndinni eftir og hóaði saman hópi stjarnvísindamanna í Leiden þann 21. júní sama ár þar sem hún var rædd. Skömmu seinna var hugmyndin rædd enn frekar á ráðstefnu sem fram fór í Groningen í Hollandi. Þann 24. júní 1954 undirrituðu stjörnufræðingar frá sex evrópulöndum yfirlýsingu þar sem óskað var eftir því að sameiginleg evrópsk stjörnustöð skildi komið á fót á suðurhveli.

Ástæða þess stjörnustöðinni var valinn staður á suðurhveli jarðar var sú að suðurhimininn var svo til ókannaður. Á þeim tíma voru allir stórir spegilsjónaukar (stærri en 2 metrar í þvermál) á norðurhveli jarðar. Auk þess voru mörg áhugaverðustu fyrirbærin, eins og miðhlutar Vetrarbrautarinnar og Magellanskýin, best sjáanleg frá suðurhveli jarðar. Upphaflega var ætlunin að setja upp sjónauka í Suður Afríku þar sem nokkrar evrópskar stjörnustöðvar voru staðsettar en síðar kom í ljós (eftir ítarlegar rannsóknir á aðstæðum til stjörnuathugana milli 1955 og 1963) að Andesfjöllin í Suður Ameríku voru ákjósanlegri. Þann 15. nóvember 1963 var ákveðið að stjörnustöð ESO skyldi byggð í Atacamaeyðimörkinni í Chile.

Áður en staðarákvörðunin var tekin undirrituðu fulltrúar Belgíu, Þýskalands, Frakklands, Hollands og Svíþjóð samþykkt um stofnun ESO þann 5. október 1962 og var Otto Heckmann kjörinn fyrsti framkvæmdarstjóri samtakanna. Fyrstu drög að samþykktinni milli stjarnvísindasamtaka í þessum fimm ríkjum var gerð árið 1954. Þótt nokkrar viðbætur hafi ratað í upprunalega skjalið gekk hægt að hrinda samþykktinni í framkvæmd, þar til hún kom til kasta stjórnarinnar á fundi árið 1960. Nýju drögin voru rædd í þaula og vakti einn stjórnarmaðurinn, Bannier að nafni (sem einnig sat í stjórn CERN), athygli á nauðsyn þess að samþykktin væri milli ríkja en ekki aðeins stjarnvísindasamtaka.

Kostnaður við rannsóknir á athugunarstöðunum jókst jafnt og þétt sem undirstrikaði þörfina á þátttöku ríkja í ESO. Lokaútgáfa ESO samþykktarinnar árið 1962 byggðist því á CERN samþykktinni venga þess hve samtökin tvö eru lík en líka vegna þess að sumir aðilar að ESO samþykktinni voru líka aðilar að CERN.

Árið 1966 voru fyrstu sjónaukar ESO á La Silla teknir í notkun. Árið 1970 var skrifað undir samstarfssamning milli ESO og CERN því fyrrnefndu samtökin leituðu ítrekað til CERN vegna þróunar á öflugum mælitækjum. Nokkrum mánuðum síðar hafði sjónaukadeild ESO hreiðrað um sig í höfuðstöðvum CERN í Genf í Sviss. Árið 1980 flutti ESO í höfuðstöðvar sínar í Garching nærri München í Þýskalandi og hefur verið þar síðan.

Aðildarríki

Aðildarríki	Hófu þátttöku
Belgía	1962
Þýskaland	1962
Frakkland	1962
Holland	1962
Svíþjóð	1962
Danmörk	1967
Sviss	1981
Ítalía	24. maí 1982
Portúgal	27. júní 2000
Bretland	8. júlí 2002
Finnland	1. júlí 2004
Spánn	1. júlí 2006
Tékkland	1. janúar 2007
Austurríki	1. júlí 2008
Brasilía	29. desember 2010 (bíður formlegrar samþykktar)

Stjörnustöðvar

Höfuðstöðvar ESO í Garching

Höfuðstöðvar ESO eru í Garching nærri München í Þýskalandi en allir sjónaukar og mælitæki eru á suðurhveli í Chile. Í norðurhluta landsins reka samtökin nokkrar stærstu og þróuðustu stjörnustöðvar heims:

La Silla, sem hýsir meðal annars New Technology Telescope,
Paranal, þar sem Very Large Telescope er staðsettur,
Llano de Chajnantor, sem hýsir APEX (Atacama Pathfinder Experiment) hálfsmillímetra sjónaukann og ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) er í smíðum.

Þetta eru meðal bestu staða á suðurhveli jarðar til rannsókna í stjarnvísindum.

Hinn fyrirhugaði European Extremely Large Telescope (E-ELT) er eitt metnaðarfyllsta verkefni sem ESO hefur ráðist í. E-ELT verður 39,3 metra breiður sjónauki sem byggir á nýstárlegri fimm spegla hönnun. Þegar smíði hans er lokið verður E-ELT stærsti sjónauki heims til rannsókna á sýnilegu og innrauðu ljósi. Hönnun sjónaukans hófst snemma árs 2006 og gert er ráð fyrir að hann verði tekinn í notkun snemma næsta áratug. Í apríl 2010 ákvað stjórn ESO að sjónaukinn skyldi reistur á fjórða staðnum, Cerro Armazones.

Ár hvert eru lagðar inn um 2000 umsóknir um tíma í sjónaukum ESO, fjórum til fimm sinnum meira en í boði er. Hágæða rannsóknir eru stundaðar með mælitækjum samtakanna sem á hverju ári leiða til fjölmargra ritrýndra vísindagreina. Árið 2010 voru birtar meira en 750 ritrýndar greinar í vísindatímaritum sem byggja á gögnum ESO, meira en frá nokkurri annarri stjörnustöð.

Nafn	Stærð	Tegund	Staðsetning
Sjónaukar ESO^[5]
Very Large Telescope (VLT)	4 x 8.2 m + 4 x 1.8 m	sjónaukaröð fyrir sýnilegt, nær- og mið-innrautt ljóss	Paranal
New Technology Telescope (NTT)	3.58 m	sjónauki fyrir sýnilegt og innrautt ljós	La Silla
3,6 metra sjónauki ESO	3.57 m	sjónauki fyrir sýnilegt og innrautt ljós	La Silla
2,2 m MPG/ESO sjónaukinn	2.20 m	sjónauki fyrir sýnilegt og innrautt ljós	La Silla
Atacama Pathfinder Experiment (APEX)	12 m	sjónauki fyrir millímetra-/hálfsmillímetra bylgjulengdir	Chajnantor
Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)	50 x 12 m, and 12 x 7 m + 4 x 12 m (ACA)^[6]	víxlmælir fyrir millímetra-/hálfsmillímetra bylgjulengdir	Chajnantor
Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA)	4.1 m	nær-innrauður kortlagningarsjónauki	Paranal
VLT Survey Telescope (VST)	2.6 m	kortlagningarsjónauki fyrir sýnilegt ljós	Paranal
European Extremely Large Telescope (E-ELT)	39.3 m	sjónauki fyrir sýnilegt og mið-innrautt ljós	Cerro Armazones (á hönnunarstigi)^[7]

Sjónaukar ESO framleiða hratt mjög mikið gagnamagn. Gögnin eru geymd í gagnasafni í höfuðstöðvum ESO í Garching í Þýskalandi. Í heild eru yfir 65 TB af gögnum í gagnasafni ESO en árlega bætast rúmlega 15 TB við. Magnið vex gríðarlega ár hvert eftir að VISTA og VST hafa bæst við.

ESO hýsir einnig rannsóknamiðstöð evrópska hluta Hubble geimsjónaukans. Geimsjónaukinn er samstarfsverkefni NASA og ESA.

Rannsóknamiðstöðvar eru líka í Santiago, höfuðborgar Chile. Auk þess rekur ESO svæðisstöðvar víðar í landinu.

La Silla að nóttu til

Sjónaukar á La Silla

La Silla

La Silla, fyrsta stjörnustöð ESO, er í suðurhluta Atacamaeyðimerkurinn, um 600 km norður af höfuðborginni Santiago, í 2.400 metra hæð yfir sjávarmáli á einum þurrasta og einangraðasta stað heims. La Silla er fjarri allri ljósmengun líkt og aðrar stjörnustöðvar og býr því við einn dimmasta næturhiminn á jörðinni. Á La Silla rekur ESO þrjá sjónauka: 3,6 metra sjónauka ESO, New Technology Telescope (NTT) og 2,2 metra Max-Planck-ESO sjónaukann.

Nýjum mælitækjum er reglulega komið fyrir í stjörnustöðinni til skamms tíma og tekin niður aftur eftir mælingar. Í La Silla stjörnustöðinni eru líka þjóðarsjónaukar eins og svissneski 1,2 metra sjónaukinn og danski 1,5 metra sjónaukinn.

Ár hvert birtast nærri 300 ritrýndar vísindagreinar sem byggja á gögnum frá stjörnustöðinni á La Silla. Á La Silla hefur fjöldi uppgötvana verið gerðar. HARPS-litrófsritinn er óumdeilanlegur sigurvegari í leit að massalitlum fjarreikistjörnum. Með HARPS fundu menn sólkerfið umhverfis Gliese 581 sem inniheldur hugsanlega fyrstu bergreikistjörnuna sem finnst í lífbelti stjörnu utan okkar sólkerfis. Nokkrir sjónaukar á La Silla hafa leikið lykilhlutverk í að tengja gammablossa — orkuríkustu sprengingar alheims frá Miklahvelli — við endalok massamikilla stjarna. Frá árinu 1987 hefur La Silla gegnt veigamiklu hlutverki í rannsóknum á nálægustu nýlegu sprengistjörnunni, SN 1987 A.

3,6 metra sjónauki ESO

3,6 metra sjónauki ESO var tekinn í notkun árið 1977 og var fyrsti sjónauki samtakanna á suðurhveli jarðar sem hafði 3-4 metra ljósop. Sjónaukinn hefur verið uppfærður reglulega, meðal annars með aukaspeglum sem hafa tryggt að sjónaukinn er einn sá afkastamesti í stjarnvísindarannsóknum.

Þessi sjónauki var að mestu notaður í innrauðar litrófsmælingar. Á honum er nú HARPS litrófsritinn sem er notaður til að leita að fjarreikistjörnum og til stjarnskjálftamælinga. Með HARPS geta stjörnufræðingar gert Doppler litrófsmælingar (í kringum 1 m/s) yfir langan tíma.

Sænski ESO hálfsmillímetra sjónaukin (SEST) á La Silla

New Technology Telescope (NTT)

New Technology Telescope (NTT) er 3,58 metra breiður Ritchey-Chrétien spegilsjónauki sem tekinn var í notkun árið 1989. NTT var fyrsti sjónauki heims sem hafði tölvustýrðan safnspegil. Safnspegillinn er sveigjanlegur og er lögun hans lagfærð á meðan mælingar standa yfir sem tryggir bestu mögulegu myndgæði. Auk þess er hægt að beina aukaspeglinum í þrjár áttir. ESO þróaði þessa tækni sem kallast virk sjóntæki en hún er nú notuð í alla sjónauka nútímans, t.d. VLT og í framtíðinni E-ELT.

Önnur nýjung var hönnun hússins sem hýsir NTT. Hvolfþakið er lítið en loftræst er með sérstökum flipum svo loft streymir hægt og rólega yfir spegilinn sem dregur úr ókyrrð og leiðir til skarpari mynda.

2,2 metra MPG/ESO sjónaukinn

2,2 metra MPG/ESO sjónaukinn hefur verið í notkun á La Silla síðan snemma árs 1984. Hann er á ótímabundnu láni til ESO frá Max Planck stofnunni í Þýskalandi. Notkun sjónaukans deilist því milli Max Planck stofnunarinnar og ESO en rekstur og viðhald er í höndum ESO.

Á sjónaukanum er meðal annars 67 megapixla myndavél, Wide Field Imager, sem hefur álíka vítt sjónsvið og sem nemur breidd fulls tungls á himinhvolfinu og hefur tekið fjölmargar glæsilegar myndir af fyrirbærum himins. Af öðrum mælitækjum er vert að nefna GROND (Gamma-Ray Burst Optical/Near-Infrared Detector) sem greinir glæður gammablossa og FEROS (Fiber-fed Extended Range Optical Spectrograph) sem er litrófsriti með mikla upplausn og er notaður til að gera nákvæmar litrófsmælingar á stjörnum.

Aðrir sjónaukar

Á La Silla eru einnig nokkrir þjóðarsjónaukar og sjónaukar sem tileinkaðir eru sérverkefnum. Þeir eru ekki starfræktir að ESO en eru: Svissneski 1,2 metra sjónaukinn, danski 1,5 metra sjónaukinn, REM og TAROT sjónaukarnir.

Euler sjónaukinn er 1,2 metra sjónauki, smíðaður og rekinn af stjörnustöðinni í Genf við Genfarháskóla í Sviss. Hann er notaður til að gera Doppler litrófsmælingar í leit að stórum fjarreikistjörnum. Fyrsta reikistjarnan sem fannst með sjónaukanum var í kringum stjörnuna Gliese 86. Einnig er sjónaukinn notaður til að rannsaka breytistjörnur, stjarnskjálftamælingar, gammablossa, virkum vetrarbrautakjörnum og þyngdarlinsum.

Danski 1,54 metra sjónaukinn hefur verið í notkun á La Silla frá árinu 1979. Sjónaukinn er af Ritchey-Chrétien gerð en vegna stæðisins sem hann situr á og hve rými í hvolfinu er takmarkað er ekki hægt að beina sjónaukanum hvert sem er.

Rapid Eye Mount Telescope (REM) er lítill sjálfvirkur sjónauki með 60 sentímetra safnspegli á lóðstilltu stæði sem tekinn var í notkun í október 2002. Megintilgangur hans er að fylgjast með glæðum gammablossa sem Swift gervitungl NASA greinir.

Paranal

Very Large Telescope (VLT)

Leysigeislastjarna VLT

360 gráðu næturmynd frá Paranal

Á tindi Cerro Paranal í Atacamaeyðimörkinni í norðurhluta Chile er Paranal stjörnustöðin. Cerro Paranal er 2.635 metra hátt fjall um 120 km suður af borginni Antofagasta og 12 km frá Kyrrahafsströndinni.

Í Paranal stjörnustöðinni eru þrír stórir sjónaukar:

Very Large Telescope (VLT), fjórir 8,2 metra sjónaukar fyrir sýnilegt og innrautt ljós,
VLT Survey Telescope (VST), 2,6 metra breiður kortlagningarsjónauki fyrir sýnilegt ljós,
Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA), 4,1 metra breiður kortlagningarsjónauki fyrir innrautt ljós.

Í mars 2008 var Quantum of Solace, 22. myndin í James Bond röðinni, að hluta til tekin upp í Paranal

Very Large Telescope

Very Large Telescope er aðalsjónaukinn í Paranal stjörnustöðinni. VLT eru fullkomnustu sjónaukar á jörðinni. Þeir samanstanda af fjórum stórum sjónaukum með 8,2 metra spegilþvermál auk fjögurra færanlegra 1,8 metra breiðra hjálparsjónauka. Hægt er að tengja tvo eða fleiri sjónauka saman og mynda þannig risavaxinn víxlmæli sem gerir stjörnufræðingum kleift að sjá allt að 25 sinnum fínni smáatriði en sjónaukarnir eru færir um að greina stakir. Ljósinu sem sjónaukarnir safna er beint í gegnum flókið kerfi spegla um göng neðanjarðar og sameinað í einn brennipunkt. Bilið milli ljósgeislanna, þegar þeir mætast, verður að vera innan við 1/1000 úr mm yfir 100 metra vegalengd. Með þessari nákvæmni nær VLT víxlmælirinn ljósmyndum með millíbogasekúndna upplausn. Þannig mætti greina sundur bílljós bíls á tunglinu.

Fyrsti VLT sjónaukinn tók formlega til starfa 1. apríl 1999. Hinir sjónaukarnir voru teknir í notkun árið 1999 og 2000 en þá varð VLT að starfhæfur. Milli áranna 2004 og 2007 var fjórum færanlegum 1,8 metra hjálparsjónaukum bætt við stjörnustöðina.

Árið 2010 voru birtar yfir 500 vísindagreinar sem byggðu á gögnum úr VLT. Með VLT hafa stjörnufræðingar gert margar merkar uppgötvanir, þar á meðal tekið ljósmynd af fjarreikistjörnu, greint færslu stakra stjarna á braut um risasvartholið í miðju Vetrarbrautarinnar og greint daufar glæður eins fjarlægasta gammablossa sem mælst hefur.

Sjónaukunum gefin Mapuche nöfn

Það var lengi vel ætlun ESO að nefna VLT sjónaukana fjóra. Í mars 1999, þegar vígsla Paranal fór fram, voru sjónaukarnir fjórir nefndir eftir fjórum fyrirbærum himins á tungumáli Mapuche. Þessi hópur innfæddra býr að mestu sunnan Santiago, höfuðborgar Chile.

Efnt var til ritgerðarsamkeppni meðal skólabarna á svæðini í kringum Antofagasta, nálægustu borgina við Paranal. Fjölmargar góðar ritgerðir bárust í keppnina en að lokum varð Jorssy Albanez Castilla, 17 ára stúlka frá Chuquicamata nærri borginni Calama, hlutskörpust. Hún hlaut að launum stjörnusjónauka og voru verðlaunin afhent við vígslu Paranal.

Sjónaukarnir fjórir eru nú þekktir sem:

Antu (UT1; Sólin)
Kueyen (UT2; Tunglið)
Melipal (UT3; Suðurkrossinn)
Yepun (UT4; Venus — sem kvöldstjarna)

Yepun var upphaflega þýtt sem Síríus en þýðir í raun Venus.

Kortlagningarsjónaukar

Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA) er stærsti kortlagningarsjónaukinn í Paranal stjörnustöðinni. Hann er hýstur á næsta fjallstindi við VLT og býr þess vegna við sömu frábæru athugunaraðstæður. Safnspegill VISTA er 4,1 metrar í þvermál. Enginn spegill af þessari stærð er jafn mikið sveigður. Smíði hans er mikið afrek.

Sjónaukinn var þróaður og smíðaður af samtökum átján háskóla í Bretlandi undir forystu Queen Mary háskóla í London og var hluti af framlagi Breta við inngönguna í ESO en Breska vísinda- og tækniráðið (STFC: Science and Technology Council greiðir fyrir þátttöku þeirra. ESO veitti sjónaukanum formlega viðtöku við athöfn í höfuðstöðvum sínum í Garching í Þýskalandi þann 10. desember 2009. Frá því að sjónaukinn var tekinn í notkun hafa fjölmargar stórglæsilegar myndir verið teknar með honum.

VLT Survey Telescope (VST) er nýjasta viðbótin við stjörnustöðina á Paranal. VST er fyrsta flokks 2,6 metra breiður sjónauki útbúinn OmegaCAM sem er 268 megapixla CCD myndavél. Sjónsvið hennar er fjórfalt stærra en sem nemur stærð fulls tungls á himinhvelfingunni. Sjónaukinn er fyrir sýnilegt ljós og starfar því vel með VISTA. VST er afrakstur samstarfs ESO og Capodimonte stjörnustöðvarinnar í Napólí, rannsóknamiðstöð ítölsku stjarneðlisfræðistofnunarinnar (INAF). VST var tekinn í notkun árið 2011.

Markmið beggja sjónauka lúta að nokkrum mikilvægustu spurningum stjarneðlisfræðinnar, allt frá eðli hulduorku og hulduefnis til jarðnándarsmástirna. Stórir hópar stjarnvísindamanna í Evrópu halda utan um kortlagningarverkefnin sem eru mjög yfirgripsmikil. Mörg þeirra ná yfir stóran hluta suðurhiminsins en aðrar beinast að smærri svæðum.

Ljóst er að bæði VISTA og VST koma til með að safna feikilegu magni af upplýsingum. Ein ljósmynd frá VISTA er 67 megapixlar en 268 megapixlar frá OmegaCAM. Sjónaukarnir tveir safna meiri upplýsingu á hverri nóttu en öll mælitæki VLT samanlagt. Í heildina safna VST og VISTA yfir 100 terabætum af upplýsingum ár hvert.

Llano de Chajnantor

12 metra APEX hálfsmillímetra sjónaukinn

Þrjú loftnet ALMA þétt saman á Chajnantor

ALMA loftnet á leið upp á Chajnantor sléttuna

Llano de Chajnantor er 5.100 metra há slétta í Atacamaeyðimörkinni í Chile, um 50 kílómetrum austan við San Pedro de Atacama. Sléttan er 750 metrum hærri en stjörnustöðvarnar á Mauna Kea og 2.400 hærri en VLT á Cerro Paranal.

Sléttan er skraufþurr — óbyggileg mönnum — en framúrskarandi til hálfsmillímetra stjörnufræði. Vatnssameindir í lofthjúpi jarðar gleypa hálfsmillímetra geislun svo nauðsynlegt er vera á mjög þurrum stað fyrir þessa tegund útvarpsstjörnufræði.

Á sléttunni eru nokkrir sjónaukar:

Atacama Cosmology Telescope (ACT, ekki sjónauki ESO)
Atacama Pathfinder Experiment (APEX)
Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)
Q/U Imaging Experiment (QUIET, ekki sjónauki ESO)

APEX og ALMA eru sjónaukar til rannsókna á millímetra- og hálfsmillímetra geislun. Þessi tegund stjörnufræði er svo til óplægður akur og sýnir okkur alheim sem ekki sést í sýnilegu og innrauðu ljósi. Hún er kjörin til að rannsaka hinn „kalda alheim“: Ljós á þessum bylgjulengdum kemur frá stórum köldum skýjum í geimnum, við hitastig sem er aðeins nokkra tugi gráða yfir alkuli. Með þessu ljósi geta stjörnufræðingar rannsakað efna- og eðlisfræðilegar aðstæður í þessum sameindaskýjum — þéttum gas- og ryksvæðum þar sem nýjar stjörnur eru að mynast. Í sýnilegu ljósi eru þessi ský oft dökk og okkur hulin vegna ryks en skína skær á millímetra- og hálfsmillímetra sviði rafsegulrófsins. Þessar bylgjulengdir henta líka vel till rannsókna á elstu og fjarlægustu vetrarbrautum alheimsins en ljós þeirra hefur færst yfir á lengri bylgjulengdir vegna rauðviks.

Atacama Pathfinder Experiment (APEX)

APEX er samstarfsverkefni Stofnunar Max Planck í útvarpsstjörnufræði (MPIfR) í Bonn í Þýskalandi, Onsala Space Observatory (OSO) í Onsala í Svíþjóð og ESO, sem sér jafnframt um rekstur sjónaukans. APEX er 12 metra breiður útvarpssjónauki sem nemur millimetra og hálfsmillimetra bylgjulengdir, á svæðinu milli innrauðs ljóss og útvarpsbylgna í rafsegulrófinu.

APEX er undanfari ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, byltingarkenndrar útvarpssjónaukaröaðar sem ESO og alþjóðlegir samstarfsaðilar setja nú upp á Chajnantor sléttunni. APEX er frumgerð loftnetsins sem smíðað var fyrir ALMA. Hann á að finna fjölmörg fyrirbæri sem ALMA kemur til með að kanna nánar.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)

ALMA er byltingarkennd risaröð 66 loftneta sem mæla geislun með 0,3 til 9,6 mm bylgjulengdir. Af þessum 66 loftnetum mynda 50 tólf metra loftnet víxlmæli. Að auki verða 4 önnur 12 metra lotnet og 12 7 metra loftnet notuð til að fínstilla röðina. Hægt verður að færa öll loftnetin til yfir 150 metra til 16 km breitt svæði. Þannig getur ALMA „súmað“ að þeim fyrirbærum sem verið er að rannsaka. ALMA á að kanna alheiminn í millimetra og hálfsmillimetra bylgjulengdum með meiri nákvæmni en nokkru sinni fyrr. Sjónaukaröðin nær allt að tíu sinnum skarpari myndum en Hubblessjónaukinn og verða myndir frá VLT víxlmælinum notaðar til að gera þær enn betri. ALMA er samstarfsverkefni Evrópu (ESO), austur Asíu (Japans og Taívans) Norður-Ameríku (Bandaríkjanna og Kanada) og Chile.

Markmið ALMA er að kanna myndun stjarna, vetrarbrauta og reikistjarna með því að rannsaka gas- og rykský og fjarlægar vetrarbrautir við endimörk hins sýnilega alheims. Þann 31. mars 2011 var byrjað að taka við umsóknum um tíma í ALMA en fyrstu mælingar hófust í september 2011.^[8]

Vísindi og sjónaukar ESO: Rannsóknarsvið og helstu uppgötvanir

Leitin að fjarreikistjörnum

Fjarreikistjarna úr ís (sýn listamanns)

Leitin að reikistjörnum utan okkar sólkerfis snýst að miklu leyti um leit okkar að svari við einni merkustu spurningu mannkyns: Er líf annars staðar í alheiminum? Í stjörnustöðvum ESO eru einstök mælitæki til að finna, rannsaka og fylgjast með svonefndum fjarreikistjörnum.

Með Very Large Telescope tókst stjörnufræðingum í fyrsta sinn að greina ljós reikistjörnu utan okkar sólkerfis og taka í leiðinni fyrstu ljósmyndina af fjarreikistjörnu. Þessi hnöttur er risi, um fimm sinnum massameiri en Júpíter. Þessar athuganir marka fyrsta stóra skrefið í átt að einu mikilvægasta markmiði nútíma stjarnvísinda: Að greina eðliseiginleika og efnasamsetningu risareikistjörnu og að lokum lítilla bergreikistjarna.

Með HARPS-litrófsritanum fundu stjörnufræðingar hvorki fleiri né færri en fjórar reikistjörnur á braut um nálæga sólstjörnu. Allar voru þær massaminni en Neptúnus og tvær þeirra álíka massamiklar og jörðin – þær smæstu sem fundist hafa hingað til. Í lífbelti stjörnunnar fannst sjö jarðmassa reikistjarna. Umferðartími hennar um móðurstjörnuna er 66 dagar. Stjörnufræðingar telja að þessi reikistjarna sé þakin hafi. Uppgötvunin markaði tímamót í leit að reikistjörnum sem gætu viðhaldið lífi.

Annar sjónauki á La Silla er hluti af neti sjónauka á víð og dreif um jörðina og leitar fjarreikistjarna með örlinsuhrifum. Í þessu samstarfi fannst reikistjarna sem er sennilega líkari jörðinni en nokkur önnur sem fundist hefur hingað til. Hún er aðeins fimm jarðmassar og hringsólar um móðurstjörnuna á um það bil 10 árum. Yfirborð hennar er næsta áreiðanlega úr bergi eða ís.

Ákvörðun á aldri alheimsins

Kúluþyrpingin 47 Tuc

Stjörnufræðingar hafa gert einstakar mælingar með Very Large Telescope sem ryður brautina fyrir sjálfstæðri aðferð til ákvörðunnar á aldri alheimsins. Þeim tókst þá í fyrsta sinn að mæla magn geislavirku samsætunnar úraníums-238 í stjörnu sem varð til þegar Vetrarbrautin okkar var enn að myndast.

Þessi „úranklukka" getur sagt til um aldur stjörnunnar líkt og kolefni getur sagt til um aldur fornminja í fornleifafræði. Mælingarnar sýna að stjarnan er 12,5 milljarða ára gömul. Stjörnur geta ekki verið eldri en alheimurinn svo hann hlýtur að vera eldri en þetta. Þetta kemur heim og saman við niðurstöður athugana í heimsfræði, sem segja að aldur alheimsins sé um 13,7 milljarðar ára. Stjarnan og Vetrarbrautin okkar hljóta því að hafa myndast tiltölulega skömmu eftir Miklahvell.

Önnur niðurstaða, fengin með því að nýta nútímatækni til hins ítrasta, varpar nýju ljósi á upphaf Vetrarbrautarinnar. Með því að mæla magn beryllíums í tveimur stjörnum í kúluþyrpingu rannsökuðu stjörnufræðingar fyrstu stigin í myndun fyrstu stjarna Vetrarbrautarinnar og stjarna kúluþyrpingarinnar. Þeir komust að því að fyrsta kynslóð stjarna í Vetrarbrautinni okkar varð til skömmu eftir lok hinna ~200 milljón ára löngu „myrku alda“ sem fylgdu í kjölfar Miklahvells.

Svarthol í miðju Vetrarbrautarinnar

Hvað liggur í miðju Vetrarbrautarinnar? Stjörnufræðinga grunaði lengi að í miðju Vetrarbrautarinnar leyndist svarthol en gátu ekki vitað það fyrir víst. Ótvíræð sönnunargögn fengust ekki fyrr en fylgst hafði verið með hreyfingu stjarna umhverfis miðju Vetrarbrautarinnar um 15 ára skeið með sjónaukum ESO á La Silla og Paranal.

Stjörnur við miðju Vetrarbrautarinnar eru svo þétt saman að sérstaka ljósmyndatækni eins og aðlögunarsjóntækni þarf til að auka upplausn VLT svo hægt sé að greina þær í sundur. Slóðir þeirra sýna, svo ekki verður um villst, að þær eru á braut um gríðarlega massamikið risasvarthol sem er næstum fjórum milljón sinnum massameira en sólin okkar. Athuganir VLT leiða einnig í ljós innrauða ljósblossa sem bárust frá svæðinu með reglulegu millibili. Þótt uppruni blossanna sé óþekktur benda athuganir til að þá megi rekja til hraðs snúnings svartholsins. Hvað svo sem um er að ræða, þykir ljóst að mikið gengur á í miðju Vetrarbrautarinnar.

Stjörnufræðingar hafa líka notað VLT til að skyggnast inn að miðju annarra vetrarbrauta. Þar finna þeir líka skýr merki risasvarthola. Í virku vetrarbrautinni NGC 1097 sást flókið net stróka sem vindur sig niður að miðju vetrarbrautarinnar. Þetta sýnir í fyrsta sinn ferlið sem ber efni niður að kjarna vetrarbrautar.

Gammablossar

Gammablossar eru hrinur háorkugeislunar sem berast til jarðar utan úr geimnum. Hver hrina er skammlíf og getur varað allt frá sekúndubrotum upp í nokkrar mínútur – í augnablik á tímakvarða alheimsins. Gammablossar eru alla jafna í órafjarlægð frá jörðinni, nálægt endimörkum hins sýnilega alheims.

VLT greindi glæður gammablossa sem reyndist fjarlægasta fyrirbæri sem nokkurn tímann hefur sést í alheimi. Rauðvik blossans mældist 8,2 sem þýðir að ljósið frá þessari fjarlægu sprengingu var meira en 13 milljarða ára á leiðinni til okkar. Blossinn varð þegar alheimurinn var innan við 600 milljón ára gamall eða innan við fimm prósent af núverandi aldri. Á nokkrum sekúndum losnaði 300 sinnum meiri orka í blossanum en sólin okkar gefur frá sér á allri 10 milljarða ára ævi sinni. Gammablossar eru þar af leiðandi orkuríkustu sprengingar alheimsins eftir Miklahvell.

Stjörnufræðingar hafa lengi reynt að skilja eðli þessara sprenginga. Athuganir sýna að gammablossar eru ýmist stuttir (sekúnda eða skemmri) eða langir (nokkrar sekúndur). Lengi vel var því talið að tvenns konar atburðir yllu þeim.

Árið 2003 áttu stjörnufræðingar ESO veigamikinn þátt í að tengja langa gammablossa við sprengingar massamestu risastjarnanna. Stjörnufræðingarnir fylgdust með glæðum gammablossa í heilan mánuð og sáu að ljósið hafði samskonar eiginleika og ljós dæmigerðra sprengistjarna.

Árið 2005 greindu stjörnufræðingar með sjónauka ESO í fyrsta sinn sýnilegar glæður stuttra gammablossa. Stjörnufræðingar fylgdust með ljósinu um þriggja vikna skeið og sáu að stuttu blossarnir gátu ekki verið af völdum risasprengistjarna. Þess vegna telja menn að stuttir gammablossar séu af völdum samruna nifteindastjarna eða svarthola.

Vísindagagnasafn og stafrænn alheimur

Vísindagagnasafn ESO

Hjá ESO starfar hópur manna við gagnasafn samtakanna. Þeir taka við gögnum frá sjónaukum ESO og Hubblessjónaukanum og dreifa til vísindamanna. Ár hvert er ríflega 12 terabætum (TB) af gögnum dreift úr gagnasafni ESO í kjölfar meira en 10.000 vefbeiðna. Þessu til viðbótar eru yfir 2.000 geisladiskar og DVD-diskar með gögnum sendir til forystumanna rannsókna víða um heim. Í heild eru yfir 65 TB af gögnum í gagnasafni ESO en árlega bætast rúmlega 15 TB við. Magnið mun fljótlega tífaldast eða svo þegar gögn frá VISTA bætast við, en sjónaukinn framleiðir um 150 TB af gögnum á ári.

Gagnaþjónar ESO í Chile og Þýskalandi eru samstilltir. Tæknin og umfangið bak við þá er sambærilegt við stórfyrirtæki eins og alþjóðlega banka.

Framfarir síðustu ára í smíði sjónauka og mælitækja og í tölvutækni gerir stjörnufræðingum kleift að afla feikilegs magns upplýsinga. Til eru stór gagnasöfn með myndum af himninum á öllum bylgjulengdum rafsegulrófsins (gammageislum, röntgengeislum, sýnilegu ljósi, innrauðu ljósi og útvarpsbylgjum).

Stjörnufræðingar leita stöðugt nýrra leiða til að stunda vísindi og auðvelda aðgang að þessum „stafræna alheimi". Þess vegna hafa tölvunet verið útbúin svo hægt sé að dreifa og deila gögnum í gegnum svonefndar „sýndarstjörnustöðvar". Sýndarstjörnustöð er gagnaveita sem geymir stjarnfræðilegar upplýsingar.

Þetta samfélagsverkefni er í stöðugri þróun um heim allan undir forystu International Virtual Observatory Alliance (IVOA) og í Evrópu sem hluti af EURO-VO verkefninu.

Sýndarstjörnustöðvar sönnuðu gildi sitt þegar menn fundu 31 dulstirni í gagnasafni GOODS (Great Observatories Origins Deep Survey). Við það fjórfaldaðist fjöldi þekktra dulstirna á leitarsvæði GOODS. Þessi uppgötvun bendir til þess að menn hafi stórlega vanmetið fjölda öflugra risasvarthola í alheiminum.

Tíu helstu uppgötvanir ESO

Sólkerfið Gliese 581 (sýn listamanns)

Fjarlægasti gammablossinn (sýn listamanns)

1. Stjörnur á braut um svartholið í miðju Vetrarbrautarinnar

Nokkrir sjónaukar ESO voru notaðir í 16 ára langri rannsókn þar sem mjög nákvæmar myndir voru teknar af nágrenni risasvartholsins í miðju Vetrarbrautarinnar.

2. Aukinn útþensluhraði alheims

Tveir sjálfstæðir rannsóknahópar hafa sýnt fram á aukinn útþensluhraða alheimsins. Uppgötvunin er meðal annars byggð á mælingum á sprengistjörnum með sjónaukum á La Silla.

3. Fyrsta ljósmyndin af fjarreikistjörnu

Fyrsta myndin af reikistjörnu utan okkar sólkerfis var tekin með VLT. Reikistjarnan er fimm sinnum massameiri en Júpíter á braut um brúnan dverg — misheppnaða stjörnu. Reikistjarnan er 55 sinnum lengra frá brúna dvergnum en jörðin er frá sólinni.

4. Tengsl gammablossa við sprengistjörnur og samruna nifteindastjarna

Sjónaukar ESO hafa veitt sannanir fyrir því að langir gammablossar tengist endalokum massamestu stjarna alheims.

5. Mæling á hitastigi alheimsins

Með VLT sjónaukanum hafa stjörnufræðingar greint kolmónoxíðsameindir í vetrarbraut í næstum 11 milljarða ljósára fjarlægð. Þetta gerði stjörnufræðingum kleift að gera nákvæmar mælingar á hitastigi alheims svo snemma í sögu hans

6. Elsta þekkta stjarnan í Vetrarbrautinni

Með VLT sjónaukanum hafa stjörnufræðingar mælt aldur elstu stjörnu í Vetrarbrautinni okkar. Hún myndaðist á fyrsta skeiði stjörnumyndunar í alheiminum og er 13,2 milljarða ára gömul.

7. Blossar frá risasvartholinu í miðju Vetrarbrautarinnar

Mælingar með VLT og APEX hafa sýnt fram á tilvist mjög öflugra blossa frá risasvartholinu í miðju Vetrarbrautarinnar. Talið er að rekja megi blossana til efnis sem þandist út þegar það snerist í kringum svartholið

8. Mæling á litrófi fjarreikistjarna og lofthjúpum þeirra

Stjarnvísindamönnum tókst í fyrsta sinn tekist að rannsaka lofthjúp risajarðar, sem er tegund fjarreikistjörnu. Til þess notuðu þeir Very Large Telescope ESO. Reikistjarnan heitir GJ 1214b og voru mælingarnar gerðar þegar hún gekk fyrir móðurstjörnuna, svo hluti ljóssins frá stjörnunni barst í gegnum lofthjúp reikistjörnunnar.

9. Fjölhnatta sólkerfi

Stjörnufræðingar hafa með hjálp HARPS litrófsrita ESO fundið sólkerfi að minnsta kosti fimm reikistjarna á braut um stjörnuna HD 10180. Sú stjarna líkist sólinni okkar. Stjörnufræðingarnir fundu að auki vísbendingar um tvær aðrar reikistjörnur. Verði tilvist annarrar þeirrar staðfest yrði hún sú massaminnsta sem fundist hefur hingað til.

10. Færslur stjarna í Vetrarbrautinni

Eftir meira en 1000 mælingar í La Silla, yfir 15 ára tímabil, hafa stjörnufræðingar mælt færslur meira en 14 000 stjarna í nágrenni sólar. Mælingarnar sýna meiri ókyrrð í Vetrarbrautinni en áður var talið.

Miðlun stjarnvísinda til almennings

Hjá ESO sér Education and Public Outreach Department (ePOD) um miðlun vísinda til almennings. Útbúnar eru fréttatilkynningar og metnaðarfullt myndefni svo mæta megi þörfum ólíkra miðla, svo sem sjónvarps-, prent,- og vefmiðla. ePOD beitir margmiðlunarnálgun á miðlun stjarnvísinda hjá ESO til almennings eins og sjá má í vefvörpum ESO og Hubble (ESOcast og Hubblecast), á Facebook síðum og fleiri stöðum. ePOD framleiðir einnig hágæða prentefni eins og bæklinga, bækur, ársskýrslur, fréttabréf (Messenger, ST-ECF Newsletter, CAPjournal), veggspjöld og svo framvegis.

ePOD hafði umsjón með Alþjóðlegu ári stjörnufræðinnar 2009 (IYA2009) ásamt Alþjóðasambandi stjarnfræðinga (IAU) og UNESCO, VLT First Light, Astronomy On-line og sýningum af ýmsum toga.

ePOD veitir auk þess stuðning fólki sem miðlar stjarnvísindum til almennings í ýmsum löndum. Vefsíðu ESO, þar með talið upplýsingar um sjónauka og fréttatilkynningar, er hægt að lesa á fjölmörgum tungumálum, þar á meðal íslensku Geymt 4 júní 2011 í Wayback Machine. Tengiliður ESO á Íslandi er Sævar Helgi Bragason.

Á vef ePOD eru ýmis gagnleg tól og hollráð um miðlun stjarnvísinda Geymt 4 júní 2011 í Wayback Machine. Í ESO Public Image Gallery er gríðarstórt myndasafn og í ESO Video Gallery eru fjölmörg myndskeið, þar á meðal ESOcast.

ePOD sér einnig um að miðla niðurstöðum frá evrópska hluta Hubble geimsjónauka NASA og ESA. Á vefsíðunni SpaceTelescope.org Geymt 21 febrúar 2011 í Wayback Machine eru heilmiklar upplýsingar um sjónaukann og uppgötvanir hans. Kynningarstjórn Alþjóðasambands stjarnfræðinga tilheyrir líka ePOD.

Fréttatilkynningar og fleira

Í fréttatilkynningum ESO er sagt frá merkilegum uppgötvunum, tækniþróun, fréttum af samtökunum og birtar fallegar ljósmyndir sem stjörnufræðingar hafa tekið með sjónaukum ESO. Markmiðið með fréttatilkynningunum er að deila áhugaverðum uppgötvunum stjarnvísindanna og fegurð alheimsins með almenningi.

ESO birtir þrenns konar fréttatilkynningar. Vísindafréttir lýsa nýjustu niðurstöðum rannsókna sem birst hafa í ritrýndum tímaritum og byggja á gögnum ESO. Fréttir af samtökunum ná yfir ýmislegt sem tengist starfsemi ESO, þar á meðal fréttir af stjörnustöðvunum og nýjum mælitækjum. Loks birtast reglulega nýjar og glæsilegar ljósmyndir af viðfangsefnum stjarnvísindamanna sem teknar eru með sjónaukum ESO.

Hægt er að nálgast allar fréttatilkynningar ESO aftur til ársins 1985 á vef samtakanna. Einnig eru birtar barnvænar útgáfur af fréttunum, auk þess sem allar fréttir eru þýddar yfir á ýmis tungumál, t.d. íslensku Geymt 24 maí 2011 í Wayback Machine . ESO birtir einnig styttri Tilkynningar og Mynd vikunnar á vef sínum.

ESOcast er vefvarp þar sem sagt er frá nýjustu fréttum og rannsóknum ESO. Þáttarstjórnandi er Dr. J, einnig þekktur sem Dr. Joe Liske, sem er þýskur stjörnufræðingur hjá ESO.