Teleskop under havet
Har du trodd at et astronomisk teleskop alltid pekte ut mot verdensrommet?
slik er det ikke med et av astronomiens nyeste og underligste varianter: ANTARES. Det står på bunnen av Middelhavet utenfor den franske kystbyen Toulon på nesten 2500 meters dyp.
På slike dyp er det stummende mørkt, og det er garantert umulig å se stjerner eller galakser.
Men det plager ikke ANTARES, for instrumentene peker ikke opp, men ned mot Jordens indre.
Hensikten er å observere sporene etter noen av naturens minste og mest gåtefulle partikler, nemlig nøytrinoene. De gir astronomene muligheten til å vinne ny kunnskap om noen av universets mest voldsomme hendelser.
Nøytrinoer er som gjenferd. Ikke bare passerer de gjennom vegger, de kan fare tvers igjennom Jorden som om den bare var en flyktig tåke. Det er denne egenskapen som gjør dem så viktige for astronomien. Noen av universets sterkeste energiutladninger skjer i forbindelse med supernovautbrudd og rundt supermassive svarte hull i sentrum av galaksene, men de er ofte skjult for oss bak tette gass- og støvskyer som vanlig lys ikke kan trenge gjennom. Men nøytrinoene kan forsere selv de aller tetteste støvskyene og dermed bringe fagfolkene opplysninger om hva som skjer bak skyene.
Nøytrinoenes særegne evne til å trenge gjennom all materie gjør dem derfor svært interessante for astronomene. Men de skaper også utfordringer. Man forstår at en partikkel som uten videre kan passere gjennom Jorden, må være uvanlig vrien å registrere med et måleapparat.
Når det skapes enorme mengder energi et eller annet sted i universet, dannes det ofte også en ubegripelig mengde nøytrinoer. Dermed kan astronomene i hvert fall håpe at de vil klare å registrere noen av dem. Den mest omtalte hendelsen i nøytrinoastronomiens historie er super-novautbruddet i Den store magellanslce ky i 1987. Selv om supernovaen var så klar at den kunne ses med det blotte øye 160 000 lysår borte, og den sendte ut bortimot 1058 nøytrinoer, maktet ikke astronomene å fange opp flere enn 24 av dem her på Jorden. Men skal man klare å finne ut hva som egentlig skjer når en stor stjerne eksploderer som en supernova, har hvert eneste nøytrino betydning.
Detektorer finner svake lysspor
Det kreves et helt spesielt observatorium for å oppdage nøytrinoer, og det er grunnen til den merkverdige plasseringen av ANTARES, som for øvrig er en forkortelse for "Astronomy with a Neutrino Telescope and Abyss environmental RESearch project". I et nøytrinoteleslcop er det likevel aldri selve nøytrinoene man håper å observere, bare sporene etter dem.
 |
 |
 |
 |
Med ANTARES søker man en bestemt type nøytrinoer, nemlig myonnøytrinoene. Når et myonnøytrino fra universet når frem til Jorden, kan det en sjelden gang skje at det trenger inn i en atomkjerne et sted inne i Jorden. Det kan føre til at det oppstår et myon som er et slags tungt elektron. Inne i Jorden kan et myon bevege seg oppimot 10 kilometer før det blir absorbert. ANTARES leter nettopp etter myoner som har oppstått etter nøy-trinosammenstøt inne i Jorden, mindre enn 10 000 meter under havbunnen. Det er jakten på myonene som ble prioritert da det underlige teleskopet ble konstruert.
Selve teleskopet består av 12 kabler som er forankret på havbunnen og holdes oppe av bøyer. På kablene har man montert en rekke fotomultiplikatorer som kan fange opp selv meget svake lysglimt, forsterke dem og sende dataene videre. Det tok to år å bygge teleskopet som endelig sto ferdig i mai 2008.
På Middelhavets bunn og på mer enn 2000 meters dyp er det ikke særlig mye lys å snakke om. Et nesten absolutt mørke er viktig for at de uhyre lysfølsomme fotomultiplikatorene skal klare å fange de meget svake lysglimtene som oppstår når myoner, skapt i nøytrinokollisjoner, farer gjennom vannet med en fart som er større enn lysets hastighet i vann. Gjennom vann beveger lyset seg med drøyt 225 000 km per sekund, altså godt under relativitetsteoriens maksimale fartsgrense på 300 000 kilometer per sekund. Det er mulig for partikler som myoner å bevege seg raskere enn lyset under vann, og når det skjer, legger de lynraske partiklene etter seg et kjølvann av blåaktig lys. Det er denne såkalte Cherenlcov-strålingen fotomultiplikatorene registrerer.
Få nøytrinoer kan forfelle mye
Nøytrinoet var dermed virkelig blitt sluppet inn i familien av elementærpartikler, og fysikerne begynte straks å gruble over et mulig bruksområde. Men de ble nesten tatt igjen av astronomene som kjapt forsto at man ved å registrere nøytrinoer kunne teste om teoriene rundt forholdene i Solens indre var korrekte.
Nå har nøytrinoastronomien satt seg nye og større mål, som å finne ut hvordan gass oppfører seg i nærheten av svarte hull. ANTARES vil snart begynne å levere data, og astronomene må venne seg til å basere resultatene på noen ganske få nøytrinoer - noen hundre eller et fåtalls tusen - i motsetning til de utallige billionene fotoner av synlig lys som de store teleskopene fanger opp hvert sekund, selv fra universets fjerneste avkroker. Men en minoritet kan også ha rett, og i løpet av et par år vil vi nok komme til å få høre mye mer om dette merkverdige teleskopet som står på havets bunn.