Crafoordpriset 1991: För vetenskapliga insatser inom extragalaktisk astronomi inklusive observationell kosmologi

Kungl. Vetenskapsakademien har tilldelat Dr. Allan R. Sandage, The Observatories of the Carnegie Institution of Washington, Pasadena, CA, USA, 1991 års Crafoordpris på 1,5 milj kr. Priset utdelas på Crafoorddagen den 25 september 1991.

Förutom priset kommer forskningsanslag på sammanlagt 800 000 kronor till svenska forskning inom extragalaktisk astronomi inklusive observationell kosmologi att utdelas ur Anna-Greta och Holger Crafoords fond.

Allan R. Sandage tilldelas priset för sina viktiga åldersbestämningar av stjärnsystem och för noggranna bestämningar av Universums avståndsskala och allmänna utveckling, uttryckt genom Hubble-paramtern H0, samt för upptäckten av radiotysta kvasarer.

Allan Sandage hade turen att redan som student få arbeta med den kände forskare Walter Baade, en skicklig observatör v galaxer, och att som vän få räkna den observationella kosmologins fader Edwin Hubble. Sandage fick också redan tidigt tillgång till världens då största teleskop, 5-meters-spegeln på Mount Palomar i Kalifornien. Dessa förmåner har Sandage förvaltat väl. Han har i nära 40 år arbetat vid forskningsfronten för observationell kosmologi.

Stjärnors ålder
En av Sandages första stora insatser gällde praktiska metoder att bestämma ålder hos stjärnsystem. Han studerade särskilt sk klotformiga stjärnhopar, som kan bestå av hundratusentals stjärnor, som av sin ömsesidiga gravitation (tyngdkraft) hålls samman till en hop. Sandage mätte noggrant ljusstyrka och färg för individuella stjärnor i sådana klotformiga hopar. Han studerade också stjärnornas spektra och fann då mindre halter av metaller och andra tunga ämnen i dessa stjärnors atmosfärer än man funnit i solatmosfären eller stjärnorna i vår närmaste omgivning. Med hjälp av dessa observationer och teorier för stjärnornas energialstring och utveckling kunde han då visa att de klotformiga stjärnhoparna är betydligt äldre än solen. Han uppskattade åldern till minst 10 miljarder år. Då måste 10 miljarder år vara en undre gräns för Universums ålder.

Avståndsskalan i Universum
Allan Sandage är särkskilt känd för sin härledning av avståndsskalan i Universum. Han har byggt upp en avståndsstege. Först bestäms noggranna avstånd till närbelägna galaxer framför allt med hjälp av variabla stjärnor, sk Cepheider, för vilka man känner sambandet mellan deras absoluta ljusstyrka och periodlängden i deras variationer. Med antagandet att ljusstyrkan avtar med kvadraten på avståndet, kan man då ur sambandet mellan observerad ljusstyrka och absolut ljusstyrka beräkna avståndet.
Om avståndet till närbelägna galaxer blivit känt, kan man gå vidare genom att kalibrera ljusstyrkan för andra avståndsindikatorer, som kan observeras i dessa och i mer avlägsna galaxer, t ex superjättestjärnor, supernovor och sk H II-regioner, som är sfärer av het gas kring mycket heta stjärnor. Sandage bygger sedan vidare med allt ljusstarkare avståndsindikatorer. Han gjorde den viktiga upptäckten att den ljusaste elliptiska galaxen i en stor galaxhop alltid har ungefär samma absolut ljusstyrka oberoende av vilka hop den befinner sig i. Han kunde därför använda den ljusaste elliptiska galaxen för att bestämma avstånd till en galaxhop. På detta sätt nådde Sandage ut till mycket stora avstånd i Universum.

Hubble-parametern
Allan Sandage har även bidragit till kosmologin genom att observera ljusets rödförskjutning i avlägsna galaxers spektra. Hubble hade visat att rödförskjutningen i spektrum är större ju avlägsnare galaxen är. Rödförskjutningen tolkas som en effekt av galaxens hastighet och avstånd från oss uttrycks med den sk Hubble-parametern. Sandage visade tidigt Hubble-parameterns betydelse för den kosmologiska modellen och han har gjort mer än någon annan för att bestämma den noggrant möjligt.
Sandage har också gjort värdefulla insatser i utforskningen av kvasarerna. Eftersom vår uppfattning om avstånden till kvasarerna enbart vilar på tolkningen av rödförskjutningen i deras spektra, är Hubble-parameterns storlek av fundamental betydelse även i detta fall.

Bokverk om galaxer
För den astronomiskt intresserade allmänheten liksom för många astronomiska forskare har Sandage betytt mycket genom sin klassifikation av galaxer och utgivningen av flera atlaser och kataloger. The Hubble Atlas of Galaxies, som utkom 1961, har tryckts i 4 upplagor och använts mycket flitigt världen över. Den reviderade Shapley-Ames kataloger över ljusa galaxer (som utgavs tillsammans med G. Tammann 1981, 2:a upplaga 1987) har också varit till stor nytta.
1988 publicerade Sandage (tillsammans med J. Bedke) Atlas of Galaxies Useful for Measuring the Cosmological Distance Scale, som innehåller mycket vackra och detaljrika fotografier av galaxer. Den blir säkert betydelsefull även för många andra ändamål än bestämning av avståndsskalan i Universum.

Dr Allan R. Sandage (f1926)
The Observatories of the Carnegie Institution of Washington
813 Santa Barbara Street
Pasadena, CA 91101, USA

1 Med ”extragalaktisk astronomi” menar vi forskning rörande andra galaxer än vår egen Vintergata. Med kosmologi menar vi vetenskapen om Universum. Observationell kosmologi bygger på observationer, som kan vara lika med vissa delar av den extragalaktiska astronomin. Den rent teoretiska kosmologin innefattas inte i årets prisområde.