Månedens Forsker Hans Kjeldsen

Hans Kjeldsens livslange fascination af verdensrummet har revolutioneret vores viden om stjerner og exoplaneter. Månedens Forsker #4 2023.

Publiceret:

28.04.2023

Allerede da Hans Kjeldsen var barn, vidste han, at han ville være astronom. Forhåbningen var at blive gymnasielærer, men siden han som specialestuderende blev tilbudt at fortsætte ind i en forskningsløbebane, har der været bud efter ham til ikke mindst udvikling af nye metoder til undersøgelse af stjerners opbygning og udvikling. I dag er han en afgørende brik i flere internationale teleskop-samarbejder, der henter og analyserer data om bl.a. stjerners mikrovibrationer med hidtil uset høj præcision.

Siden jeg var midt i min folkeskoletid, har jeg vidst, at jeg ville læse astronomi. Jeg var gennem hele min barndom meget optaget af naturen generelt. Når det lige var astronomi, jeg blev mest fascineret af, skyldes det nok, at min mor forærede mig Patrick Moores Atlas over verdensrummet, da jeg gik i 5. klasse. 

Jeg var helt solgt, da jeg læste den. Og jeg blev hurtigt klar over, at universet måtte være det absolut mest spændende, man kunne beskæftige sig med. Vi er jo tilbage i midten af 70’erne, så jeg havde også oplevet de sidste månelandinger, selvom jeg kun var et barn, da de fandt sted. Jeg begyndte at løbe biblioteket tyndt efter tidsskrifter. Og jeg abonnerede også på nogle amerikanske tidsskrifter om rumforskning og astronomi.

Da jeg startede på Aarhus Universitet i 1983, havde jeg dog slet ingen ide om, at jeg skulle ende med at blive forsker. Det figurerede ikke hos mig som en mulighed. Jeg kendte ingen, der læste på universitetet, men jeg tænkte, at jeg ville være gymnasielærer i matematik og fysik. Det var det, der var mit mål, helt indtil jeg skulle aflevere mit speciale.

Jeg blev hurtigt klar over, at universet måtte være det absolut mest spændende, man kunne beskæftige sig med.
Hans Kjeldsen

Men så skete der det, at min specialevejleder Søren Frandsen spurgte mig, om jeg kunne tænke mig at blive licentiatstuderende – altså det, der i dag svarer til ph.d.-studerende. Han havde brug for mig til at arbejde videre på de studier, som jeg havde brugt mit speciale på; nemlig at lave målinger af stjerners lysstyrke og analysere data fra et nyt observatorium kaldet Nordisk Optisk Teleskop, som var placeret på Kanarie-øen La Palma.

At han foreslog, at jeg skulle blive licentiatstuderende, kom helt bag på mig, for jeg havde ikke haft nogen fornemmelse af, at jeg skulle være specielt dygtig. Jeg var den eneste studerende på min årgang, og der var ingen på årgangen under mig, så jeg havde været ret alene i dele af min studietid. Og jeg havde ikke et billede af mig selv som en, der kunne bruges til at generere helt ny viden.

Men jeg sagde selvfølgelig ja tak til at blive licentiatstuderende og startede med at rejse til Nordisk Optisk Teleskop som den første studerende nogensinde. Det var i løbet af mit ophold her, at jeg begyndte at indse, at jeg måske ikke var så dårlig til det, jeg lavede. Når professorerne kom forbi og snakkede med mig, gik det op for mig, at jeg da nogle gange vistnok vidste mere, end de gjorde.

Skælv og lydbølger sladrer om stjerners indre liv

Jeg havde ikke et billede af mig selv som en, der kunne bruges til at generere helt ny viden.
Hans Kjeldsen

I de næste halvandet år brugte jeg tiden på at undersøge, hvordan vi kunne udvikle nye højpræcisionsteknikker til forbedring af vores målinger af stjerners lysstyrke. Der var ikke ret mange andre på observatoriet end mig, så når jeg sad der alene på observatoriet på toppen af bjerget om natten, havde jeg masser af mulighed for at fundere over, hvorfor en måling ikke var så nøjagtig, som den kunne være.

Vores ambition var ultimativt at kunne måle mikrovibrationer – altså små skælv – i stjernerne, fordi det ville kunne fortælle os, hvordan stjernerne er opbygget. Vi måtte dog snart erkende, at vi aldrig med vores eksisterende udstyr og metoder ville kunne se og måle disse mikrovibrationer fra Jordens overflade – altså gennem Jordens atmosfære. Vi var nødt til at tænke i andre baner fremadrettet.

Så jeg forsøgte selv med en ny metode på La Palma, nemlig at måle årsagerne til ændringer i stjernernes lysstyrke frem for at måle selve deres lysstyrke. Stjerner består af gas, og når der foregår skælv inde i en stjerne, komprimeres eller ekspanderes gassen, hvilket medfører en ændring i stjernens temperatur, som igen ændrer lysstyrken. 

Når jeg sad der alene på observatoriet på toppen af bjerget om natten, havde jeg masser af mulighed for at fundere over, hvorfor en måling ikke var så nøjagtig, som den kunne være.
Hans Kjeldsen

Så i stedet for at måle lysstyrken fik jeg den idé at måle stjernens temperatur, hvilket man gør ved at se på såkaldte absorptionslinjer i stjernens farvespektrum, der eksempelvis opstår fra gassen brint.

Det lykkedes mig faktisk at måle temperaturen og observere de her mikrovibrationer, som vi ledte efter. Noget, som jeg sammen med kolleger på Aarhus Universitet senere arbejdede videre med i forbindelse med mit første postdoc-projekt, efter at jeg var blevet ph.d. i 1993. 

I dag er vi ret sikre på, at ingen andre før os havde detekteret de her vibrationer, og at vi dermed var de første, der observerede dem i en stjerne.

Overskriften på resten af mit arbejdsliv skulle nu fuldt og helt blive stjerner og deres opbygning og udvikling. Med base på Aarhus Universitet, hvor jeg fik et lektorat i 2004, har jeg først og fremmest arbejdet med at udvikle metoder til at opnå større præcision i vores målinger af både stjerner, solen og exoplaneter.

Det har krævet udvikling af instrumenterne og apparaturet, herunder at vi udnyttede vores eksisterende teleskoper bedre. Desuden har vi skullet forbedre vores metoder til datahåndtering, så vi bedst muligt kunne udtrække informationerne fra målingerne til beregninger og analyse.

Det kendetegner mig nok, at jeg intuitivt altid har haft en fornemmelse for, hvordan vi kunne optimere vores metoder og få bedre data – uden at jeg har haft noget konkret at gå efter eller altid har kunnet forklare, hvorfor jeg mente, at vi skulle afprøve en bestemt teknik. 

Da jeg for eksempel kastede mig over at måle temperaturen i stjernerne på Nordisk Optisk Teleskop, brugte jeg et apparat, der var lavet til at observere fjerne galakser langt ude i universet. 

Apparatet var slet ikke optimeret til stjerner. Men jeg fandt ud af, at det var fantastisk godt til at studere stjerner med, hvis man bare brugte det til at gøre observationer i korte tidsintervaller i stedet for de lange intervaller, det var beregnet til. 

Denne nysgerrighed på, hvordan vi skaffer bedre data og dermed mere præcis viden, har bragt mig ind i mange internationale samarbejdsprojekter gennem tiden. Siden 2006 har jeg blandt andet brugt meget af min tid på SONG (Stellar Observations Network Group). Et projekt, der har gjort det muligt at lave højpræcisions-målinger af stjernernes vibrationer, så vi kan studere detaljerne i stjernernes indre, herunder forholdene i kernen og deres indre rotation.

Foto: Serge Brunier

I 2004 blev jeg og flere kolleger også involveret i NASAs Kepler-mission. Sammen med professor Jørgen Christensen-Dalsgaard fik jeg en invitation fra missionens videnskabelige team til at udvikle et videnskabeligt program, og vi vidste straks, at vi her ville komme til at observere ting, der aldrig før havde været inden for vores rækkevidde.

Missionen kom ganske rigtigt til at revolutionere vores viden om stjerneskælv og stjerners struktur og opbygning. De målinger, der blev lavet, var så nøjagtige, at vi kom til at se skælvene i tusindvis af stjerner. Men den enorme mængde data gav udfordringer. 

For hver gang, vi havde fundet nye frekvenser fra skælvene i én stjerne, kunne vi bruge et års tid på at prøve at forstå, hvad vi så. Når vi havde tusindvis af stjerneskælv, kan man selv regne ud, at der var meget mere data, end vi kunne håndtere.

Det kendetegner mig nok, at jeg intuitivt altid har haft en fornemmelse for, hvordan vi kunne optimere vores metoder og få bedre data
Hans Kjeldsen

Så vi foreslog NASA at udvide programmet og invitere en masse forskere ind i konsortiet til at analysere data. Det godkendte de heldigvis, og jeg og mine kolleger på Aarhus Universitet blev ledere af det, der blev døbt Kepler Asteroseismic Science Operations Centre (KASOC). 

Vi vedtog, at det skulle være helt åbent og gratis at deltage, og resultater skulle være åbent tilgængelig for alle. Så der endte med at være 600 forskere fra studerende til professorer, der analyserede data, som vi på Aarhus Universitet stod for at levere.

I dag kan jeg sige, at Kepler-missionen ikke bare revolutionerede vores viden om stjerners opbygning, men også om nye planeter, fordi de altid måles i forhold til deres stjerne. De mest detaljerede målinger for exoplaneter, som findes, er de planeter, som kredser om stjerner, hvis skælv vi har målt i Kepler-projektet. Vi har også herigennem gjort nye opdagelser om for eksempel exoplaneters egenskaber. 

Personligt har jeg bidraget med at lokalisere og måle exoplaneters egenskaber præcist, herunder at forstå det samlede planetsystem og rummiljøet, de indgår i.

"At få genereret og analyseret data i forbindelse med Kepler-missionen er et af de bidrag til forskningen, som jeg er mest stolt af i dag", fortæller Månedens Forsker Hans Kjeldsen.

At få genereret og analyseret data i forbindelse med Kepler-missionen er et af de bidrag til forskningen, som jeg er mest stolt af i dag. Det havde aldrig tilnærmelsesvis været muligt for os selv at behandle alle de data, for enhver stjerne er unik. Og vi har stadig ubearbejdede data til de næste mange, mange år.

I det hele taget har jeg været glad og taknemmelig for at være en del af rigtig mange forskellige samarbejdsprojekter. Lykkeligvis har jeg altid været med i samarbejder, hvor der har været godt med forskningsmidler, og det er ikke alle forundt. 

I dag er vi jo nået dertil, hvor universiteternes økonomi er så presset, at der ofte ses mere på økonomien i en ansøgning om eksterne midler end på det videnskabelige indhold. Det er selvfølgelig ikke et udtryk for, at der ikke er interesse for det videnskabelige, men snarere at det er en nødvendighed at forholde sig indgående til økonomien. 

Hvis jeg i den forbindelse skal pege på udfordringer ved det at være forsker i dag, synes jeg generelt, at man beder os om at være dygtige til for mange forskellige ting. Samtidig med at vi forventes at levere den absolut bedste forskning, skal vi også bruge en masse tid på at søge og hente penge. Vi skal også holde styr på regnskaber og økonomi, vi skal projektlede, og vi skal bruge tid på formidling.

For hver gang, vi havde fundet nye frekvenser fra skælvene i én stjerne, kunne vi bruge et års tid på at prøve at forstå, hvad vi så.
Hans Kjeldsen

Men er det virkelig en klog måde at gøre tingene på? Igennem adskillige år var jeg tilknyttet Stellar Astrophysics Center, hvor vi under Jørgen Christensen-Dalsgaards faglige og inspirerende ledelse altid agerede efter et dogme om at dele ressourcerne mellem os. Dem, der var gode til at skrive ansøgninger og skaffe midler, brugte mere tid på det end andre, der så til gengæld kunne koncentrere sig mere om det videnskabelige – til alles fælles gavn.

Jeg har selv lige været på orlov i tre måneder, og her har jeg mærket hvor meget fagligt arbejde, jeg simpelthen ikke når i en normal hverdag, fordi den er fyldt med opgaver, der ikke direkte har med videnskab at gøre. 

Hvis man samtidig kigger på de yngre forskere og den konkurrence, der i dag er om at få lov at arbejde som forsker, kan jeg godt være bekymret for, om vi bruger for meget krudt på alt muligt, der ikke skaffer os nye indsigter.

Jeg føler mig selv meget heldig at have haft mulighed for at koncentrere mig mest om det faglige i mine mange år i forskningen. Alene det, at det var min vejleder, der skulle finde mig – og at der ikke var andre end mig om buddet. I dag skal man jo sidde med hånden oppe og virkelig holde sig til for at få lov at være med. 

PODCAST

Skælv afslører nyt om stjerners opbygning og udvikling Når en stjerne skælver, udsender den lyde og toner, som giver sig udslag i bølger på stjernens overflade. Mens det ikke er muligt for astronomer at høre stjernernes lyde og toner, kan bølgerne aflæses ved hjælp af avanceret teleskop-teknologi og dermed bruges til at forstå, hvordan stjerner er opbygget. Metoden har revolutioneret vores viden om stjerners opbygning og udvikling – og bag den står ikke mindst professor Hans Kjeldsen, der som en af de første i verden fik ideen til at bruge skælvene og de heraf afledte bølger til at få mere præcis viden om stjerners kerne. Takket være en veludviklet næse for, hvordan man kan optimere eksisterende teknologi til præcisionsstudier af Solen, stjerner og exoplaneter, har Hans Kjeldsen deltaget i et utal af internationale teleskopsamarbejder, der har givet os nye kort på hånden i bestræbelserne på at svare på fundamentale spørgsmål om verdensrummet. Vært er Nynne Bjerre Christensen.

00.00
00.00

Abonnér på nyt fra Carlsbergfondet

Ønsker du at følge med i vores videnformidling og aktiviteter generelt? Eller er du forsker og interesseret i nyheder, der vedrører vores opslag og uddelinger? Så tilmeld dig et af vores nyhedsbreve.