Vetenskapsakademien utdelar den 3 oktober 1985 1,5 miljoner kronor till astronomisk forskning ur Anna-Greta och Holger Crafoords fond. Beloppet utdelas dels som ett pris, dels som forskningsanslag.
Crafoordpriset uppgår i år till 1 miljon kronor och utdelas i astronomi inom området det interstellära mediets fysik, inklusive stjärnbildning.
Crafoordpriset 1985 har tilldelats professor Lyman Spitzer, Jr, Princeton University, USA för att han genom grundläggande pionjärundersökningar av praktiskt taget varje aspekt av det interstellära mediet (materien i rymden mellan stjärnorna) erhålligt resultat, som lett till väsentliga framsteg inom området. Kulmen i Spitzers undersökningar nåddes med de resultat som erhölls med satelliten Copernicus på 1970-talet.
Lyman Spitzer har under lång tid inte bara varit den ledande teoretikern inom forskning som rört det interstellära mediet utan han har även utfört och inspirerat till viktiga observationella undersökningar.
Ända fram till 1800-talet ansåg man att rymden mellan stjärnorna utgjordes av tomrum. Man kom sedermera fram till att många av de stjärnfattiga områden, som man ser i Vintergatans stråk, uppstår genom att utbredda moln skymmer bakomliggande stjärnor. Ett bra exempel på ett sådan s k interstellärt moln kan man under sommar- och höstkvällar se med blotta ögat i Vintergatan mot söder. Vintergatan delar sig här i två parallella stråk från stjärnbilden Svanen ner mot Örnen. Det stjärnfattiga området i mitten bildas just genom ett skummande mycket utbrett molnstråk. Under 1900-talet klargjordes att dessa moln utgörs av små stoftpartiklar, som sprider och absorberar stjärnljus. Samtidigt blev det även klarlagt, att det i rymden förekommer gas mellan stjärnorna.
Lyman Spitzer har genom sina insatser starkt bidragit till att man idag har en mycket detaljerad bild av materien i rymden mellan stjärnorna, det s k interstellära mediet, att detta t ex varierar ofantligt i täthet, temperatur och rörelsemönster från plats till plats i vår galax. Man känner väl till materiens kemiska sammansättning och dess variation i tid och rum. Under de senaste decennierna har det uppdagats att relativt komplicerade organiska föreningar spontant byggs upp i de kalla molnen, samt att de tätare molnen även är centra för bildning av nya stjärnor i galaxen. Under slutfasen i vissa stjärnors liv förekommer dramatiska fenomen, supernovautbrott, där materia kastats ut i det interstellära mediet. Vid dessa plötsliga förändringar uppstår det också förändringar i den omgivande materiens fysikaliska tillstånd. Ytterligare en konsekvens är att den interstellära materiens kemiska sammansättning långsamt förändras över tiden.
Spitzers forskning inom detta område inleddes 1941-42 med tre teoretiska arbeten om det interstellära mediets dynamik. Han diskuterade i dessa bl a de interstellära stoftpartiklarnas laddning, deras olika hastigheter samt strålningens inverkan på stoft, protoner och väteatomer.
Efter 2:a världskrigets slut återupptog Spitzer sin astrofysikaliska forskningsverksamhet och inledde en serie teoretiska undersökningar om hur de interstellär molnen upphettas och avkyls. Till upphettningen bidrag t ex supernovautbrott, kosmisk strålning och till avkylningen framför allt strålning från den interstellära gasen. Spitzer kunde med hjälp av fysikaliska teorier beräkna upphettnings- och avkylningsmekanismernas effektivitet och härur uppskatta de interstellära molnens temperatur. Han visade, att i de kalla molnen, där vätgasen är neutral, är temperaturen nära 100 K (-170 c), medan i de varma molnen, där vätgasen är joniserad, är temperaturen omkring 10 000 K (c. 10 000 C).
Spitzer har även undersökt de interstellära magnetfälten och visade att de har stor betydelse för hur laddade partiklar rör sig i galaxen.
Ett annat område, som Spitzer ägnat sig åt är teoretiska beräkningar över hur stjärnor bildas genom att de interstellära molnen kontraherar. Han har även studerat konsekvenser av rotation, temperatur, stoftförekomst och magnetfält.
Spitzer har även bidragit till undersökningar över de interstellära molnkomplexens inverkan på stjärnornas hastighetsmönster och också hur molnen hastighet ökar genom påverkan av mycket heta stjärnor.
Parallellt med dessa teoretiska undersökningar utförde han regelbunden astronomiska observationer. På Mount Wilson observatoriet i USA har han mätt interstellära molns hastighet och deras innehåll av natrium och joniserat kalcium. Spitzer kunde påvisa en intressant skillnad i halterna av dessa ämnen i höghastighetsmoln och i moln med längre hastighet. Genom data, som långt senare erhålligts från Coperniucus-satelliten, förstår man att kalcium i höghastighetsmolnen slås ut från stoftkornen i molnen genom att de kolliderar med atomer.
Spitzer presenterade 1956 en helt ny och revolutionerande tanke, då han förutsade att Vintergatan har en korona av het gas, med en temperatur av 1 miljon grader. Denna förutsägelse, som var helt överraskande för den tidens astronomer, var baserad på hans tolkning av den strålning, som kommer från interstellärt kalcium. Han ansåg, att denna strålning måste bildas i kalla moln, som är i tryckjämvikt med en gas med temperaturen 1 miljon grader. Bekräftelse på att antagandet var riktigt kom med Copernicus satelliten. Man upptäckte med den att Vintergatans korona existerar och att det i den finns syre, som förlorat 5 av sina 8 elektroner. Sådant syra förekommer endast vid en temperatur kring 1 miljon grader.
Spitzer insåg tidigt att satellit- och ballongobservationer var nödvändigt att tillgripa för att bättre kunna förstå det interstellära mediet. Efter Sputnik I och bildandet av NASA bidrog han starkt till att Orbiting Astronomical Observatory (OAO)- programmet blev antaget, och Princeton University blev ansvarigt för den tredje satelliten i detta program – Copernicus-satelliten, som sändes upp 1972 efter 10 års konstruktionsarbete. Spitzer deltog aktivt i allt arbete t o m i det rent ingenjörstekniska och framgångarna med detta stora projekt var i hög grad Spitzers förtjänst. Bland de resultat som Princetongruppen nått på basis av Copernicus-observationer bör nämnas analysen av strålning från deuterium och vanligt väte bestämdes till 1.4 x 10 –5 . Detta är ett resultat av kosmologiskt intresse, därför att enligt den s.k. Big Bang-teorin för universums skapelse skulle då universum vara öppet. En konsekvens av detta är att vårt universum i så fall expanderar för evigt.
Bland alla Spitzers insatser kan till sist nämnas att han aktivt bidragit till USAs regering accepterat planerna för ett stort rymdteleskop (Space Telescope) – ett projekt som kommer att ge nya data av ännu högre kvalitet också för det interstellära mediet.
Spitzer har inte bara haft stort inflytande som forskare utan också som lärare. Han har bl a givit ut tre böcker som blivit standardverk i undervisningen i astronomi över hela världen. Han har i dessa klart och koncist sammanfattat det aktuella vetandet och därmed i hög grad influerat den fortsatta forskningen.
The physics of fully ionized gases (1956, omarbetad upplaga 1962)
Diffuse matter in space (1968)
Physical processes in the interstellar medium (1978)
Artiklar på svenska I detta ämne finns bl. a. I Kosmos 1983 utgiven av Svenska Fysikersamfundet.
Forskningsanslag har tilldelats:
Arne Ardeberg, Lunds univ., 45 000 kr för undersökning interstellär natriumgas i riktning mot spiralarmar och andra stjärnbildningsområden (programmeringshjälp mm).
R. S. Booth, Onsala rymdobservatorium, och Age Sandqvist, Stockholms observatorium, 125 000 kr som bidrag till detector för SEST (teleskop).
Gösta Lyngå, Stig Wrandemark och L.E.B. Johansson, Lunds univ., 45 000 kr för undersökning av stjärnbildningsområden, bidrag till datorutrustning.
Lennart Nordh och Göran Olofsson, Stockholms observatorium, 80 000 kr för konstruktion av högupplösande, kylda, Fabry-Perot-filter i långvågigt infrarött, bidrag för utveckling av IR-instrument.
Astronomiska observatoriet, Uppsala, 75 000 kr för inköp av ESO/SRC – atlas (stjärnatlas).