parkes

Parkesin ei-niin-lentävä lautanen on avaruusajan alun elävä fossiili Australiassa

Su, 12/02/2018 - 06:33 Jari Mäkinen
Parkesin radioteleskooppi

Keskellä melkein-ei-mitään, lampaiden ja niittyjen keskellä tasamaalla Parkesissa, Australian itäosassa noin parin tunnin ajomatkan päässä Sydneystä sijaitsee kuuluisa Parkesin radio-observatorio. Jos kysyy australialaiselta jotain tieteellistä paikkaa heidän maassaan, suurin osa sanoo varmasti Parkes.

Antenni otettiin käyttöön lokakuussa 1961, jolloin se oli suurin eteläisellä pallonpuolella ollut radioteleskooppi.

Siellä tehtiin tutkimustyötä tiiviisti, mutta asema oli myös olennaisessa asemassa Yhdysvaltain tuolloin alkaneessa Apollo-ohjelmassa. Koska paikkoja, mistä voitiin olla yhteydessä avaruusaluksiin, ei ollut kovin paljoa – etenkin tärkeällä eteläisella pallonpuolella – oli Parkesin kaltainen vastaanotin suuri apu.

Sen myötä paikka nousi jopa kuuluisuuteen Apollo 11 -lennon aikaan, sillä sen jälkeen kun lennon kuuhunlaskeutumisen TV-lähetyksen kaksi ensimmäistä minuuttia otettiin vastaan Kaliforniassa Goldstonessa sijaitsevalla antennilla, siirtyi yhteys Parkesiin. Kuu laskeutui horisontin taa Kaliforniassa, mutta se oli se jo korkealla taivaalla Australiassa. Niinpä Parkes jatkoi lähetyksen vastaanottamista; kuva oli oikein hyvä, koska antenni oli suuri, ja koko kaksi ja puoli tuntia kestänyt kuukävely välitettiin koko maailmaan Parkesista.

Koska kyseessä on radio-observatorio, ovat tieteelliset havainnot kuitenkin tärkeimpiä. Itse asiassa Parkes on yksi maailman tehokkaimmista havaintolaitteista, sillä sen käyttöaste on ollut ja on edelleenkin peräti 99,9%. Parkesin tutkimustoiminta alkoi lähes välittömästi avajaisten jälkeen ja on jatkunut siitä eteenpäin lähes 24 tuntia vuorokaudessa. Luonnollisesti huoltojen ja uusien laitteiden asentamisen aikaan on ollut lyhyitä taukoja.

"Olemme osallistuneet kyllä muutamiin muihinkin avaruuslentoihin, pääasiassa Nasan kanssa, ja vastineena avustamme Nasa on kustantanut meille uusia laitteita ja muun muassa teleskoopin lautasantennin kalliin uudelleen pinnoittamisen", sanoo Parkesin vierailijakeskuksen johtaja Chris Hollindrake.

Nasan lisäksi Euroopan avaruusjärjestö on käyttänyt antennia vastaanottamiseen. Maaliskuussa 1986 Parkes otti vastaan ensimmäiset lähikuvat komeetan ytimestä, kun ESAn Giotto-luotain ohitti Halleyn komeetan.

Hollindrake jatkaa kertomalla, että Australiassa on toki muitakin radioteleskooppeja. Nykyaikaisin ja tehokkain laite Narrabrissa, lähempänä Brisbanea sijaitseva "Compact array", kuuden radioteleskoopin rypäs, joka otettiin käyttöön vuonna 1988. Siellä olevia 22-metrisiä antenneja voidaan liikuttaa eri paikkoihin kolme kilometriä pitkän rautatiekiskon päällä. Radiotähtitieteessä on hyvä, että antenneja voidaan liikuttaa eri konfiguraatioihin, erilaisiin muotoihin, ja kun kaikki teleskoopit katsovat samaan kohtaan taivaalla, saadaan erotuskyky sellaiseksi, että se vastaa yhtä suurta teleskooppia.

"Kun täällä Parkesissa havaitaan pääasiasssa pulsareita, tehdään Narrabrissa ennen kaikkea taivaan vetypilvien kartoitusta. Lisäksi ympäri maata on muutamia parikymmenmetrisiä radioteleskooppeja."

Parkesin lautasantenni tuli tunnetuksi vuonna 2000 valmistuneesta elokuvasta The Dish, missä kerrotaan kuuluisista Apollo 11 -minuuteista ja samalla luonnollisesti antennin historiasta. Elokuva on myös mainio väläys 1960-luvun Australian maaseutuelämään.

Parkesissa on nykyisin pieni museo ja tiedekeskus antennin vieressä ja se on hyvä päiväkohde Sydneyssä vieraileville – käynti sisämaassa on lisäksi aina vaivan väärti, jos on Australiaan saakka vaivautunut matkustamaan!

Juttu on julkaistu alun perin Tiedetuubissa 1. helmikuuta 2013.

Sattuuhan sitä paremmissakin (tiede)piireissä – osa 2

Su, 04/08/2018 - 12:28 Markus Hotakainen
Halley ja kompassivariaatio

Tiede ei läheskään aina etene voitosta voittoon, orastavasta hypoteesista toimivaan teoriaan. Matkan varrella on mutkia ja umpikujia, eivätkä tutkijatkaan ole kuin ihmisiä erheineen ja harhoineen. Jotkut niistä ovat aika kummallisia.

Edmund Halley tunnetaan nimikkokomeetastaan, joka palaa Aurinkokunnan sisäosiin noin 76 vuoden välein. Halley tutki aiemmin näkyneiden komeettojen ratoja ja päätyi siihen, että vuosina 1531, 1607 ja 1682 näkyneet pyrstötähdet olivat yksi ja sama taivaankappale. Hän ennusti komeetan palaavan taas vuonna 1759, mutta ei ehtinyt nähdä ennustuksensa toteutuvan. Halleyn komeetasta muodostui kuitenkin pysyvä muistomerkki suurelle tiedemiehelle.

Kaikissa ennusteissaan ja ajatuksissaan Edmund Halley ei ollut oikeilla jäljillä. Parikymppisenä nuorukaisena hän matkasi Saint Helenan saarelle laatiakseen luettelon eteläisen taivaan tähdistä. Merimatkoilla Halley tarkkaili tuulia, ilmavirtauksia ja Maan magneettikenttää. Paikoin kompassilukemissa esiintyi outoja poikkeamia, jotka vaativat selitystä. Ja sellaisen Halley myös kehitti.

Maa oli hänen mukaansa rakentunut sisäkkäisistä pallonkuorista ja kullakin niistä on oma magneettikenttänsä. Pallonkuoret pyörivät erilaisilla nopeuksilla ja näistä pyörimisliikkeistä aiheutuvat uloimman kuoren pinnalla – eli merillä ja mantereilla – havaitut magneettiset häiriöt.

Pallonkuorien välissä on myös ilmakehä, josta vuotava kaasu aiheuttaa kaukana pohjoisessa leimuavat revontulet. Tutkiessaan Maan magneettikenttää Halley siis löysi selityksen revontulille, joiden myöhemmin on todettu olevan nimenomaan Maan magneettikenttään liittyvä ilmiö. Tosin Halleyn selitys oli virheellinen.

Parkesin radioteleskooppi

Selitystä vailla ovat edelleen "nopeat radiopurkaukset" (Fast Radio Burst eli FRB), jotka ovat askarruttaneet tähtitieteilijöitä jo vuosien ajan. Niitä on havaittu eri puolilla taivasta, ne ovat hyvin lyhyitä, vain millisekuntien mittaisia, mutta hyvin voimakkaita. Purkausten tutkiminen on hankalaa, koska ainoastaan yhdessä tapauksessa niiden on todettu toistuvan, muuten ne ovat olleet yksittäisiä "signaaleja".

Toistuva purkaus tunnetaan nimellä FRB 121102 ja sen lähde on saatu paikallistettua kolmen miljardin valovuoden etäisyydellä sijaitsevaan kääpiögalaksiin. Purkauksen syntymekanismista ei kuitenkaan ole varmaa tietoa. Kyseessä saattaa olla supermassiivinen musta aukko tai neutronitähti ja jompaan kumpaan liittyvät energiset ilmiöt.

Joissakin tapauksissa mystisten radiosignaalien lähde on löytynyt lähempää. Todella paljon lähempää.

Australiassa Parkesin observatoriossa pähkäiltiin 17 vuoden ajan kummallisia radiopurskeita, joita oli havaittu aika ajoin 1990-luvun lopulta lähtien. Niille annettiin nimeksi "peryton" ja jo vuonna 1998 niiden todettiin olevan hyvin paikallisia: lähde voisi olla korkeintaan viiden kilometrin etäisyydellä observatoriosta. Signaalit eivät siis tulleet lainkaan avaruudesta, vaan niiden täytyi olla peräisin jostain maanpäällisestä lähteestä. Hyvänä kandidaattina pidettiin ukkosmyrskyjen salamointia.

Todellisuudessa radiopurkaukset olivat lähtöisin observatoriosta itsestään, tarkemmin sanottuna sen mikroaaltouunista. Kun radioteleskooppiin asennettiin uusi vastaanotin, sillä havaittiin hyvin voimakkaita signaaleja 2,4 gigahertzin taajuudella – joka on sattumoisin mikroaaltouunissa ruokaa ja juomaa lämmittävän sähkömagneettisen säteilyn taajuus.

Mikroaaltouunit ovat toki eristettyjä, sillä niiden lähettämä säteily ei ole ihmiselle terveellistä. Hätäiset tähtitieteilijät tapasivat kuitenkin tempaista uunin luukun auki, kun se oli vielä päällä, joten sieltä ehti "vuotaa" lyhyt signaali ennen kuin laite sammui. Ja radioteleskoopin mittauksissa se näkyi pitkällistä päänvaivaa aiheuttaneena mystisenä "perytonina".

 

Gemini 12 -astronautit helikopterin luona

Takaisin avaruuteen ja miehitettyihin lentoihin. Yhdysvaltain avaruusohjelman kehittyessä kohti kuulentoja alettiin kaksipaikkaisilla Gemini-aluksilla tehdä pidempiä, jopa pariviikkoisia lentoja. Niiltä palanneet astronautit näyttivät karvanaamaisilta hampuuseilta, mikä ei tietenkään sopinut avaruussankareiden silkoiseen julkikuvaan.

Viimeistään kuulennoille oli saatava mukaan partakone, joka toimisi myös avaruudessa. Teknisesti asiassa ei ollut ihmeempää haastetta, sillä sähköllä toimivia parranajokoneita oli ollut markkinoilla jo pitkään. Ongelmana oli toimenpiteen sivutuote eli partakarvat. Painottomuudessa ne ajelehtisivat ympäri alusta, tukkisivat suodattimet ja aiheuttaisivat pahimmassa tapauksessa oikosulkuja sähkölaitteissa.

NASAssa alettiin kehittää partakoneeseen integroitavaa imuria, joka pitäisi huolen siitä, että ilmaan ei pääsisi mitään ylimääräistä tavaraa. Ratkaisu oli periaatteessa toimiva, mutta käytännössä imuria ei saatu millään ilveellä niin luotettavaksi, etteikö partakarvoja olisi aina päässyt karkuun. Hankkeeseen uponneesta rahamäärästä ei ole tarkkaa tietoa, mutta dollareita paloi vähintään kuusi-, ehkä seitsennumeroinen summa.

Eräänä aamuna yksi insinööreistä äkkäsi kylpyhuoneen peilin edessä partaa ajaessaan, että perinteinen partavaahdon ja -höylän yhdistelmähän voisi toimia myös avaruudessa…

Kuvat: Public Domain, NASA, John Sarkissian/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

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.