– För tjugo år sedan var det normalt att man som astronom noga studerade ett fåtal stjärnor, som mest ett par hundra. Nu för tiden har jag istället tillgång till bra data för en miljon stjärnor på en gång. Mitt arbete handlar om att bygga bättre modeller för att analysera det ljus de skickar ut och bestämma deras kemiska sammansättning mycket mer precist än man kunnat göra innan. Jag vill göra vad jag kan för att hamra ner mätfelen, säger Karin Lind.

Hon skojar om att modellbygget är ett slavgöra ibland, som kräver stora mängder datorkraft och många arbetstimmar. Men det betalar sig. Modellerna ska ge ny kunskap när de används för att analysera den strålning som fångas upp av teleskop på jorden och av rymdsonden Gaia. Den skickades ut för knappt tio år sedan och samlar in data om en miljard himlakroppar.

Grundämnena svarar på många frågor

Den elektromagnetiska strålningen från stjärnor har olika utseende, med mörka absorptionslinjer som varierar i styrka beroende på vilka ämnen stjärnan består av och hur höga ämneshalterna är.

– Den allra första generationen stjärnor föddes när universum bara innehöll väte, helium och lite litium. Alla ämnen som är tyngre än så har bildats inuti stjärnor när de dör. Genom att mäta ämneshalter och åldrar hos stjärnor kan vi se hur tyngre ämnen anrikats i Vintergatan, var de kom ifrån och hur de bildades, säger Karin Lind.

De allra mest metallfattiga stjärnorna kan innehålla bara en miljondel så mycket järn som vår sol. De är också de äldsta, flera miljarder år gamla. Det är dem Karin Lind fokuserar på i dag.

– Det finns väldigt många frågor som man kan tackla med hjälp av ämneshalter. Som hur massiv den första generationen stjärnor var, hur länge de levde och vilka ämnen de producerade under sin livstid.

De enorma mängder data som Karin Lind och hennes kollegor analyserar får de genom att ingå i forskningskonsortier som samlar in information från teleskop och rymdsonder. En miljon stjärnor studerar man förstås sällan en och en, snarare analyseras de statistiskt genom att forskarna skapar tabeller och grafer som visar hur olika grupper av stjärnor beter sig.

– Med statistik kan vi också undersöka sådant som hur ämneshalterna varierar med avståndet från galaxens mitt, med åldern, stjärnornas rörelser, eller höjden över den galaktiska disken. Fast om en enda punkt ligger långt bort från alla andra i våra data vill man förstås också titta på den. Är det ett mätfel eller något superintressant?

Tekniken ger nya möjligheter och nya svårigheter

Karin Lind förklarar att Gaia-sonden har gjort det möjligt för astronomer att gå från generella beskrivningar byggda på simulationer av hur det gick till när Vintergatan bildades, till betydligt mer detaljerade beskrivningar där man till exempel kan bestämma storleken på en dvärggalax som slogs samman med Vintergatan för tio miljarder år sedan.

– Man kan verkligen börja bygga en realistisk modell av utvecklingen nu, säger Karin Lind.

Men den nya tekniken innebär också nya utmaningar. Förr satt astronomer och tittade manuellt på varje spektrallinje, mätte och fogade samman den med sina modeller. Nu byggs modeller som ska klara att med automatik få ut rätt information ur ett stjärnspektrum.

– Det här brottas hela astronomisamhället med. Hur kan vi vara säkra på att modellen mäter rätt, om vi inte själva kan se efter så att det inte är något fel i spektret? Det handlar inte om att göra ett bra jobb med en modell för en stjärna, utan vi måste snabbt kunna producera en modell för vilken stjärna som helst. Det är ett matematiskt och tekniskt problem, inte ett fysikaliskt, och kräver att jag lär mig nya saker om exempelvis neurala nätverk och maskininlärning. Det är kul.

”Som Wallenberg Academy Fellow kan jag anställa forskare som ska fördjupa sig i tyngre grundämnen än de jag arbetat med hittills, ämnen som har andra egenskaper och bildas i andra typer av explosioner. Det kommer att ge oss helt nya svar.”

Astronomin har genomgått en revolution

När Karin Lind gick i högstadiet började hon tänka mycket på alltings ursprung. Hon gjorde ett fördjupningsarbete om universums födelse och kände att det här ville hon ägna sig åt i framtiden. Hon hade en ganska vag uppfattning om vad forskare gör, men insåg att det nog var forskare hon behövde bli för att kunna ta reda på mer om rymden.

– Nu har jag hållit på med det här så länge så att jag hunnit se vilken enorm utveckling astronomin gått igenom. Man får påminna sig att det inte alls var längesedan som vi inte ens visste att varje stjärna har ett planetsystem – det är en revolution!

Men arbetet kan också vara tålamodsprövande. Karin Lind kan bli frustrerad av att sitta länge med en monoton arbetsuppgift, något där hon vet exakt hur jobbet ska göras men också vet att det kommer ta lång tid och processen inte går att snabba på.

– Men jag tycker mycket om den vetenskapliga metodiken, hur man löser problem och att allt ska hänga ihop. Jag kan sitta och slänga in lite komponenter i min dator och bygga en modell över en stjärna, för jag kan lita på att den stjärnan styrs av precis samma fysik som vi kan mäta och experimentera med här på jorden. Det i sig är ju fantastiskt.

Text Lisa Kirsebom
Bild Cis Lagae, Karin Lind, Lorenzo Monaco, Marcus Marcetic