CSIRO

Nopean radiopurkauksen etäisyys onnistuttiin mittaamaan ensi kerran

Ke, 02/24/2016 - 18:47 Markus Hotakainen
Compact Array Telescope

Tutkijat ovat saaneet ensimmäisen kerran määritettyä niin sanotun nopean radiopurkauksen (Fast Radio Burst eli FRB) etäisyyden. Havainto varmisti purkausten tapahtuvan hyvin etäällä.

Tätä ennen mystisiä radiopurkauksia oli havaittu vuodesta 2007 lähtien vasta 16 kappaletta. Niiden on arveltu olevan kaukaisia ilmiöitä, mutta aiemmin etäisyyttä ei ole onnistuttu mittaamaan. 

Australialaisen CSIROn (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) radioteleskoopeilla ja japanilaisella Subaru-teleskoopilla tehtyjen havaintojen perusteella FRB 150418 -tunnuksen saanut purkaus tapahtui noin kuuden miljardin valovuoden etäisyydellä. 

FRB 150418 havaittiin viime vuoden huhtikuun 15. päivänä Parkesin radioteleskoopilla. Kaksi tuntia myöhemmin Compact Array Telescope (kuvassa) käännettiin samaan suuntaan. Usean teleskoopin muodostamalla järjestelmällä seurattiin kuuden vuorokauden ajan radiopurkauksen jälkihehkun himmenemistä. Pitkän ajanjakson ansiosta havaintoja pystyttiin tekemään noin tuhat kertaa tarkemmin kuin aikaisemmista purkauksista.

Kun Havaijilla sijaitseva 8,2-metrinen Subaru-teleskooppi suunnattiin samaan kohteeseen, saatiin näkyviin himmeä elliptinen galaksi. Sen punasiirtymän perusteella etäisyydeksi määritettiin noin kuusi miljardia valovuotta.

Galaksi on kehityksessään hyvin pitkällä, joten siinä ei enää synny tähtiä kovin tiuhaan tahtiin. "Odotimme jotain aivan muuta", toteaa Simon Johnston. "Saattaa olla, että purkaus on seurausta esimerkiksi kahden neutronitähden törmäyksestä eikä liity mitenkään tähtien syntyprosesseihin."

Nopeiden radiopurkausten tutkimus saattaa mullistua, kun niitä aletaan etsiä 36 radioteleskoopin muodostamalla ASKAP-järjestelmällä (Australian Square Kilometre Array Pathfinder). "Pääsemme etsimään radiopurkauksia ASKAPilla vielä tämän vuoden kuluessa", Johnston arvioi. "Oletamme löytävämme niitä useita viikossa, mikä muuttaisi tilanteen täysin."

Nopeissa radiopurkauksissa voi vapautua millisekunnissa saman verran energiaa kuin Aurinko säteilee 10 000 vuodessa, mutta niiden syntymekanismista ei ole selvyyttä. Vaikka purkauksia on havaittu vasta vajaat kaksikymmentä, niitä on arvioitu tapahtuvan jopa 10 000 vuorokaudessa eri puolilla taivasta.

Tutkimus osoittaa, että radiopurkauksista tehtäviä havaintoja voidaan käyttää myös maailmankaikkeuden rakenteen selvittämiseen. Niiden avulla voidaan "punnita" universumi eli määrittää tavallisen aineen kokonaismäärä. Sitä arvioidaan olevan vain viisi prosenttia koko maailmankaikkeuden massa- ja energiasisällöstä, mutta siitäkin noin puolet on vielä "hukassa" eli siitä ei voida tehdä suoria havaintoja.  

Tutkimuksesta kerrottiin CSIROn uutissivuilla ja se julkaistaan Nature-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: CSIRO

Linnunradassa lymyää näkymätöntä nuudelia

Ma, 01/25/2016 - 13:20 Markus Hotakainen
Compact Array -telescope

Tai lasagnelevyjä. Mahdollisesti myös hasselpähkinöitä. Koostumuksen sijaan tutkijoiden luonnehdinnat kuvaavat kuitenkin tähtienvälisessä kaasussa olevien tihentymien muotoa.

Jo 30 vuotta sitten kvasaarien radiosäteilyn voimakkuudessa todettiin esiintyvän huomattavaa vaihtelua. Syyksi arveltiin harvassa tähtienvälisessä kaasussa olevia tiheämpiä alueita, joiden sähköisesti varatut hiukkaset aiheuttavat muutoksia säteilyn kulkusuunnassa – samaan tapaan kuin linssi.

"Tihentymät saavat radiosäteilyn voimistumaan ja heikkenemään päivien, viikkojen tai kuukausien ajanjaksoissa", toteaa tutkimusta johtanut Keith Bannister.

Vaihtelun esiintymistä on hyvin hankala ennustaa, joten tutkijat olivat jo luopuneet yrityksistä tehdä tihentymistä havaintoja. Bannisterin ryhmä päätti kuitenkin suunnata CSIROn (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) Compact Array -radioteleskoopin kohti kvasaaria PKS 1939-315, joka sijaitsee Jousimiehen tähdistössä, Linnunradan keskuksen suunnassa. 

He onnistuivat havaitsemaan radiosäteilyssä vaihtelujakson, jolla oli kestoa peräti vuosi. Havainnoista saatiin arvioitua "linssin" eli kaasutihentymän läpimitaksi suunnilleen Maan radan halkaisija ja etäisyydeksi noin 3 000 valovuotta.

Samalla pystyttiin tekemään alustava määritys tihentymän muodolle. Se ei ole mikään epämääräinen möykky, vaan jotain kummallisempaa.

"Voi olla, että näemme litteän levyn tason suunnasta", arvelee tutkimusryhmään kuulunut Cormac Reynolds. "Tai sitten katselemme suoraan onttoon sylinteriin, joka muistuttaa muodoltaan nuudelia, tai hasselpähkinän muotoista pallomaista kuorta."

Jatkotutkimuksen toivotaan tuovan selvyyttä tihentymän muotoon. Radiohavainnot näyttävät kuitenkin olevan siihen ainoa keino, sillä kvasaaria havaittiin myös näkyvän valon alueella: minkäänlaista vaihtelua ei esiintynyt.

Koska tihentymät ovat näkymättömiä, niiden todellista luonnetta on vaikea arvioida. Yhden teorian mukaan ne koostuvat kylmästä kaasusta, joka pysyy kasassa oman vetovoimansa vaikutuksesta. Siinä tapauksessa tihentymät muodostaisivat merkittävän osan koko Linnunradan massasta.

Toistaiseksi ei myöskään tiedetä, miten näkymättömät "linssit" ovat syntyneet. "Rakenteet ovat kuitenkin todellisia ja havaintomme merkitsevät isoa askelta niiden koon ja muodon määrittämisessä", Bannister arvioi. 

Tutkimuksesta kerrottiin CSIROn uutissivuilla ja se on julkaistu Science-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Alex Cherney/terrastro.com

 

 

Miljardööri lähtee ET-jahtiin

Ma, 07/20/2015 - 16:49 Jari Mäkinen

Venäläissyntinen fyysikkomiljardööri Juri Milner alkaa tukea uutta maanulkoista elämää etsivää hanketta sijoittamalla siihen ainakin 100 miljoonaa dollaria, eli nykykurssilla noin 92 miljoonaa euroa.

Tänään Lontoossa julkistettu hankeBreakthrough Initiative, aikoo sondata ainakin 1000 lähintä tähteä optisesti ja radioalueella. Ja tarkasti: periaatteessa voisimme erottaa tähtiä kiertävillä planeetoilla olevat radiolähettimet, jotka ovat teholtaan lennonjohtotutkan luokkaa, sekä havaita teholtaan noin 100W olevat (siis tavallisen kirkkaan lampun tehoiset) laserit noin neljän valovuoden päästä.

Teoriassa nyt julkistettu kymmenvuotinen etsintähanke on 50 kertaa herkempi kuin aiemmat SETI-hankkeet, kattaa kymmenen kertaa laajemman alueen taivaalta ja sen laitteet pystyvät skannaamaan noin viisi kertaa leveämmän kaistan sähkömagneettisesta spektristä. Etsintä tapahtuu sata kertaa nopeammin kuin aikaisemmin. 

Kaikkiaan hankkeessa tutkitaan noin miljoona lähintä tähteä omassa Linnunradassamme. 

Mukana julkistustilaisuudessa olivat mm. kosmologi Stephen Hawking, Iso-Britannian kuninkaallinen tähtitieteilijä, lordi Martin Rees, maanulkoista elämää etsineen SETI-hankkeen pioneeri Frank Drake, tunnettu amerikkalainen tieteen popularisoija Ann Druyan ja erilaisiin nettiyhtiöihin tekemillään sijoituksilla rikastunut Juri Milner. 

Siinä missä aiemmin etsintää on tehty pääasiassa tieteellisten havaintojen ohessa maailman suurilla radioteleskoopeilla sekä ajoittaisilla havaintokampanjoilla, on ideana nyt "ostaa" havaintoaikaa taivaalta tulevien, mahdollisesti kiinnostavien signaalien etsimiseen. Tätä varten hanke on sopinut havaintoajan hankinnasta kolmelta teleskoopilta ympäri maailman; yhteistä näille on se, että ne ovat hyviä, mutta jo hieman vanhentuneita teleskooppeja, jotka eivät ole aivan iskussa enää täysipainoisten tieteellisten havaintojen tekemiseen tai niiden ajanmukaistaminen olisi vaatinut paljon rahaa, mutta jotka silti ovat täysin käyttökelpoisia SETI-hankkeeseen.

Green BankRadioteleskoopit ovat Green Bank (kuva oikealla) West Virginiassa, Yhdysvalloissa, ja Australiassa oleva Parkes (otsikkokuvassa). Etenkin Parkesin historiallinen teleskooppi on ollut lopettamisuhan alla jo pitkään, mutta nyt hanke varaa noin 25% sen havaintoajasta ensi vuoden heinäkuusta alkaen ja varmistaa siten teleskoopin toiminnan ainakin viiden vuoden ajan siitä eteenpäin.

Optisella puolella käytetään Kalifornian yliopiston San Josessa sijaitsevassa Lick-observatoriossa olevaa kaukoputkea. 

Todennäköisesti muitakin observatorioita tulee mukaan hankkeeseen, kunhan se pääsee vauhtiin.

Maailman suurin tietojenjakohanke

Olennaisin tekijä siinä, että uusi systeemi on paljon aiempia parempi, on viime aikoina signaalinkäsittelyssä tapahtunut suuri kehitys.

Pelkkä tehokas tiedonkeruu ja käsittely ei riitä sellaisinaan, vaan havaittuja signaaleita pitää voida seuloa suurella tietokonekapasiteetilla. Tässä hanke katsoo meihin: suurin osa tiedoista tullaan jakamaan yleisön kanssa ja me kaikki voimme luovuttaa osan tietokoneidemme tyhjäkäyntikapasiteetista SETI@home -projektin kautta hankkeelle. Löytyneitä mahdollisia signaaleita tutkii tarkemmin Kalifornian yliopiston Berkeleyn kampuksella oleva tähtitieteilijäryhmä.

Kuten aiemminkin SETI-hankkeissa, tuottaa taivaan kattava skannaus todennäköisesti myös kiinnostavia tieteellisiä löytöjä.