Institutt for teoretisk astrofysikk regnes i dag som et av verdens fremste forskningsmiljøer i solfysikk. Slikt har det ikke alltid vært.
– Midt på 1800-tallet var astronomi begynt å bli et litt avleggs og gammeldags fag. Det eneste man gjorde, var å bruke Newtons gravitasjonslov for å beregne banene til planeter, kometer og asteroider, forteller professor Per Barth Lilje, en nestor innen kosmologisk forskning i en mannsalder.
Det hjalp ikke for den norske solforskningen at det i 1833 ble bygd et svært moderne, astronomisk observatorium ved Solli plass rett utenfor daværende Christiania. Den gangen lå observatoriet langt ute på landet. Dette var lenge før lysforurensningens tid.
Den første bestyreren var Christopher Hansteen (1784–1873), en av Norges ledende naturvitenskapsmenn.
– Han var mest opptatt av jordmagnetismen og så kanskje på astronomi mer som plikt enn glede.
Endret astronomien
For solforskningens del var det et lykketreff at han i 1848 ansatte Carl Frederik Fearnley (1818–1890). Fearnley tok over som bestyrer i 1861 og ble universitetets første professor i astronomi bare fire år senere.
– Fearnley var interessert i nye ting i astronomien og var spesielt opptatt av spektroskopi.
De to tyske professorene Robert Bunsen (1811–1899) og Gustav Kirchhoff (1824–1887) hadde i 1859 oppdaget spektralanalysen. Ved å splitte opp lyset i alle dets bestanddeler ble det mulig å undersøke hvilke grunnstoffer som finnes på solen og i andre stjerner.
– Spektroskopien endret astronomien som fag.
Carl Frederik Fearnley, som var bror til den nasjonalromantiske maleren Thomas Fearnley, var akkurat som broren, god til å tegne.
– Han lagde fantastiske tegninger av det han så av solen gjennom spektroskopi.
Uheldigvis var han en meget beskjeden mann og publiserte ikke noe internasjonalt.
Nye vyer
Etter Fearnley skjedde det lite solforskning på universitetet frem til professor Svein Rosseland (1894–1985) kom på banen. Rosseland var teoretiker og ble professor og bestyrer på observatoriet i 1928.
– Han erkjente raskt at observatoriet hadde utspilt rollen sin. Det hadde ikke fått nye instrumenter siden midten av 1850-tallet.
Da observatoriet ble bygd, lå det langt ute på landet. Men byen hadde vokst. Elektrisiteten hadde kommet. Og lysforurensningen var blitt et problem. Universitetet hadde dog vært så forutseende at de allerede hadde kjøpt en tomt på Voksenkollen, i det litt finere høydedraget rett ved Holmenkollen, for å kunne bygge et nytt astronomisk observatorium.
– Det ble tegnet grandiose planer, men det ble aldri bevilget penger til observatoriet.
I 1934 begynte det å skje viktige ting. Astrofysisk institutt fikk sin egen bygning på Blindern. Og som et artig apropos: Rosseland fikk toppetasjen som privat bolig til seg og sin familie. Med eget rom for tjenestepiken.
Fra fattige kår til Niels Bohr
Det var ikke gitt at Rosseland skulle ha muligheten til å nå så langt. Han vokste opp i fattigslige kår i Norheimsund på Vestlandet. Bygdefolk samlet inn penger for at gutten kunne gå på middelskolen på Vossevangen. Mens han gikk på gymnaset i Haugesund, jobbet han nattskift på en brislingfabrikk.
Han begynte å studere matematikk, fysikk og astronomi på Det Kongelige Frederiks Universitet i Oslo, men det eneste faget han fullførte, var astronomi. Han tok verken cand. mag. eller cand. real. Likevel ble han ansatt som vitenskapelig assistent hos professor Vilhelm Bjerknes ( 1862–1951) på Geofysisk institutt i Bergen. Bjerknes var en av landets ledende vitenskapsmenn og ble berømt som den moderne meteorologiens far. Kort tid senere skrev Rosseland et brev til den verdenskjente professoren Niels Bohr (1885–1962) i København, om at han gjerne ville anvende hans kvantemekaniske oppdagelser på astronomi.
– Det er ganske utrolig at en ung student som bare hadde studert i ett år og ikke hadde fullført noen grad, oppdaget at det fantes interessante anvendelser fra et så nytt fagfelt som kvantemekanikken.
Rosseland ble tatt inn i varmen i København der han raskt publiserte verdensledende, vitenskapelige artikler. Bare noen år senere, i 1927, tok han doktorgraden i Oslo. Året etter ble det et ledig professorat i astronomi.
– Etter påtrykk fra flere viktige personer i utlandet fikk Rosseland professoratet.
Rosseland så behovet for et nytt observatorium. Uten muligheter for observasjoner av verdensrommet ville astrofysikken ha dødd ut som fag.
– Rosseland ønsket et observatorium der man kunne studere både solen og stjerner. Solen i den lyse årstiden og stjernene i den mørke.
Det var den gangen romfysikk var blitt et eget fagfelt. Romfysikere er interessert i den øvre delen av Jordens atmosfære.
I 1937 ble det foreslått at universitetet skulle bygge et nytt observatorium. Oslo vokste. Lysforurensningen hadde nådd tomten på Voksenkollen.
Etter krigen solgte universitetet tomten på Voksenkollen til Forsvaret og brukte pengene til å bygge et nytt observatorium lenger nord for Oslo.
Råkjapp regnemaskin
Som teoretiker var Rosseland svært opptatt av tunge beregninger. I dag er Institutt for teoretisk astrofysikk verdenskjent for beregningene sine. Men allerede på 1930-tallet hadde Rosseland bygd datidens raskeste regnemaskin for å kunne løse differensialligninger. Slike ligninger brukes til å beskrive hvordan noe endrer seg over tid og rom. Han var spesielt interessert i hvordan man kunne bruke store numeriske beregninger for å kunne forstå den indre delen av både solen og andre stjerner.
Rosseland hadde vært på Massachusetts Institute of Technology (MiT) i Boston i tre måneder for å studere regnemaskinen deres. Så fikk han et instrumentfirma i Oslo til å bygge regnemaskinen etter hans egne tegninger.
Krigen satte en midlertidig stopper for regnemaskinen.
Tyskerne hadde fått nyss om herligheten. En nazioffiser kom innom. Som matematiker ønsket han å bruke maskinen til å beregne granatbaner. Det vakte ikke akkurat den store gleden på instituttet. Rosseland og et par av studentene hans plukket maskinen fra hverandre og gravla den i hagen. Først fem år senere, da krigen var over, grov de den opp og satte den sammen igjen. Regnemaskinen ble brukt til utpå 1950-tallet. Dette var en langt lengre levetid for en regnemaskin enn det vi moderne mennesker er vant til i dag.
Krigseksil
Krigen sendte Rosseland i eksil. I 1941 fikk han beskjed fra London om å komme seg over til England for å drive med militærforskning. Reisen ble av det lengre slaget. Sammen med konen og sønnen deres flyktet han til Sverige og videre til Moskva og Sibir. Imens ble Russland angrepet av tyskerne. Familien ble internert i Vladivostok, men takket være sønnens amerikanske pass og med god hjelp av vitenskapsakademiet i Moskva, fikk de muligheten til å komme seg videre til Japan. Derifra rakk de å komme seg videre med den siste båten til Hawaii før Japan angrep Pearl Harbor.
Familien kom seg etter hvert til det amerikanske fastlandet. Rosseland tilbrakte to år på Universitetet i Princeton før han omsider kom seg til London i 1943.
Spionasje
Det skjedde også andre ting under krigen. Den daværende astronomistudenten Rolf Brahde (1918–2009), som senere ble professor i teoretisk astrofysikk, var en del av XU, den hemmelige etterretningsorganisasjonen til motstandsbevegelsen.
Brahde reiste rundt i Norge for å teste observasjonsforholdene med tanke på hvor det optimale stedet for et astronomisk observatorium kunne være. Det var i hvert fall påskuddet hans. Han slapp inn i en rekke tyske leirer og fotodokumenterte dem samtidig som han fotograferte mot himmelen. I en stor tysk leir på Dombås greide han å få tak i navnene på alle oberstene.
– Han gjorde ingen vitenskapelige observasjoner. Det eneste han offentlig skulle teste ut, var hvor gode lysforholdene var. Han fant ut at det ikke var bedre observasjonsforhold i Gudbrandsdalen enn nær Oslo.
Radargjennombrudd
Under krigen skjedde det en rivende utvikling i radarteknologi. Etter krigen ble det offentlig kjent at de radarinstallasjonene som var blitt satt opp for å speide etter tyske fly, også hadde registrert kraftige radiosignaler fra solen. Dette var gefundenes fressen for solforskerne.
Det ble derfor besluttet å bygge et nytt solobservatorium på Gunnarshøgda, et høydedrag ved Harestua fire mil nord for Oslo. Foruten et optisk tårnteleskop, ønsket de også radioantenner. Under krigen hadde tyskerne satt opp en del radarer over hele landet. Rosseland fikk tak i to av dem. Den ene hadde en diameter på sju og en halv meter.
– Radioastronomien ble da en viktig del av solforskningen.
Mesteparten av det praktiske arbeidet på Harestua ble gjort av Rolf Brahde og Leif Owren (1918–2002), før professor Gunnar Eriksen (1921–2009) tok seg av det radiotekniske. Fra sist på femtitallet ble Per Maltby (1933–2006) en drivende kraft i norsk solforskning. Han bygde et radiointerferometer som en del av hovedfagsoppgaven.
Her studerte han egenskapene til radiobølger ved å undersøke mønsteret til interferens. Interferens oppstår når flere bølger møtes og påvirker hverandre.
I 1963 kjøpte instituttet en større og moderne radioantenne. Den står der fortsatt.
– Radioinstallasjonene ble nedlagt i 1981 fordi instrumentene ikke lenger var moderne nok for vitenskapen. Den samme skjebnen rammet solteleskopet bare noen år senere. Resten av observatoriet på Harestua ble nedlagt i 1986.
Astrofysikerne bestemte seg nå for å samarbeide med forskere fra andre steder i verden om å få tilgang til store observatorier på steder med langt gunstigere observasjonsforhold enn Harestua.
– Svenskene hadde flyttet et solteleskop til La Palma på slutten av 80-tallet. Det 17 meter høye solteleskopet brukes i dag av UiO-forskere 42 dager hvert år.
Stoda i dag
Observasjoner fra satellitter og andre instrumenter i verdensrommet er nå blitt stadig viktigere for den norske solforskningen. Astrofysikerne har i dag et tett samarbeid med både den europeiske romfartsorganisasjonen ESA og den amerikanske søsterorganisasjonen NASA.
Radioastronomien er igjen blitt et svært viktig fagfelt. Her er professor Sven Wedemeyer en viktig drivkraft.
Samtidig har professor Mats Carlsson i Rosselandsenteret, et senter for fremragende forskning, oppkalt etter Rosseland, tatt grep for å kombinere store mengder observasjoner med teori og omfattende, numeriske beregninger.