tähtitiede

Kosminen neutriinolähde paikallistettu

Aiemmin heinäkuussa kerrottiin siitä, miten Etelämantereella olevan IceCube-laboratorion havaitseman neutriinon alkuperä onnistuttiin paikantamaan. Paikannus onnistui siten, että havainto yhdistettiin muiden teleskooppien keräämien tietojen kanssa. Yksi näistä oli Kanarialla sijaitseva MAGIC, jolla tehtävässä tutkimuksessa on Turun yliopisto mukana.


Neutriinot ovat alkeishiukkasia, jotka eivät ole juurikaan vuorovaikutuksessa ympäröivän maailman kanssa. Niitä on kuitenkin joka puolella koko ajan valtavasti; esimerkiksi niitä paljon tuottavasta Auringosta peräisin olevia neutriinoita kulkee sinunkin lävitsesi noin triljoona sekunnissa.

Et huomaa mitään, koska solusi ja sinussa olevat atomit eivät ole neutriinolle kuin mitään. Ne vain menevät läpi.

Paitsi että joskus, hyvin harvoin neutriino osuu atomiin ja synnyttää hiukkasen, joka puolestaan törmää ympärillä oleviin atomeihin ja hiipuu nopeasti.

Tähtitieteilijät ovat kovin kiinnostuneita näistä törmäyksistä, koska ne ovat oikeastaan ainoa tapa saada tietoa neutriinoista ja ennen kaikkea maailmankaikkeudessa olevista fysikaalisista prosesseista, jotka synnyttävät neutriinoja. Siksi ympäri maailman on niin sanottuja neutriinoteleskooppeja, joissa eri menetelmin koetetaan saada koppi neutriinoista.

Suurin tällainen laite on etelänavalla sijaitseva IceCube, joka havaitsee päivittäin noin 200 neutriinoa.

IceCuben näkyvä osa on jään päällä oleva laboratorio. Itse havaintolaite on kuutiokilometrin tilavuuteen jään sisälle laitetut 5160 valoilmaisinta, jotka havaitsevat jäämolekyyleihin törmäävien neutriinojen synnyttämiä valotuikahduksia. Kuva: E. Jacobi/NSF


Poikkeuksellinen neutriino herätti tutkijoiden mielenkiinnon

IceCube havaitsi 22.9.2017 erityisen neutriinon, jonka erittäin korkea energia (osapuilleen 290 teraelektronivolttia) viittasi siihen, että hiukkanen oli lähtöisin kaukaisesta taivaankappaleesta. Tutkijat pystyivät myös määrittämään sen tulosuunnan erittäin tarkasti, mutta suunnan selvitys onnistui muilta teleskoopeilta saadun virka-avun ansiosta.

"Teorioiden mukaan neutriinosäteilyn yhteydessä saattaa lisäksi vapautua valohiukkasia", selittää MAGIC-teleskooppiyhteenliittymän edustaja Razmik Mirzoyan, joka työskentelee tutkijana Max Planck -instituutissa.

Havainnon myötä monet teleskoopit suunnattiinkin neutriinon tulosuuntaan sen lähteen paljastumisen toivossa.

Yksi näistä oli itse asiassa gammasäteilyä havaitseva, maapalloa avaruudessa kiertävä Fermi -satelliitti. Se tutkii koko ajan kaikkialta taivaalta tulevaa gammasäteilyä, ja sen tietojen avulla voitiin nähdä, että neutriinon tulosuunta oli hyvin todennäköisesti linjassa tunnetun aktiivisessa tilassa olevan gammasäteiden lähteen, TXS 0506+056 -blasaarin, kanssa.

Blasaari on aktiivinen galaksi, jonka keskeltä lähtevä voimakas hiukkassuihku suuntautuu aina välillä suoraan meitä kohti ja siksi blasaari kirkastuu toisinaan erittäin voimakkaasti.

Lisäapua antoi gammasäteilyn suuntaa tarkasti havaitseva MAGIC-kaksoisteleskooppi. Se koostuu kahdesta 17-metrisestä suuresta peilistä, jotka havaitsevan ilmakehään osuvien gammasäteiden synnyttämää ns. cherenkov-säteilyä. Yllä oleva video kertoo tästä ja teleskoopeista enemmän.

MAGICin avulla saatiin selville, että blasaarista tulevan säteilyn energia yltää vähintään 400 gigaelektronivolttiin.

Nämä löydökset sekä neutriinon tulosuunta osoittavat blasaarin olevan neutriinon todennäköinen lähde. TXS 0506+056 on aktiivinen galaktinen keskus, 3,7 miljardin valovuoden päässä Maasta sijaitsevan galaksin energiaa säteilevä ydin. Sen sisuksissa on supermassiivinen musta aukko, joka laukaisee suihkuja – hiukkasten ja energian ulosvirtauksia, jotka etenevät lähes valonnopeudella.

Kosmisen säteilyn kintereillä

Koska neutriinojen synty on aina yhteydessä protonivuorovaikutukseen, uudet havainnot saattavat auttaa ratkaisemaan vanhan mysteerin toistaiseksi tuntemattomasta kosmisen säteilyn syntypaikasta. Kosminen säteily, jonka fyysikko Victor Hess löysi vuonna 1912, koostuu pitkälti korkeaenergisistä protoneista.

"Kosmisen neutriinon ansiosta tiedämme, että blasaari kykenee kiihdyttämään protoneita erittäin korkeaenergisiksi, ja täten se saattaakin itse asiassa olla yksi kosmisen säteilyn lähteistä", sanoo tutkija Elisa Bernardini saksalaisen DESY-hiukkastutkimuskeskuksen Zeuthenin tutkimuslaitoksesta.

Kosmisten säteiden lähteiden löytäminen on hankalaa monesta syystä.

"Positiivisesti varautuneet protonit ohjautuvat avaruudessa magneettikenttien vaikutuksesta pois reiteiltään. Ne eivät siis matkaa suorassa linjassa, emmekä näin ollen tiedä mistä suunnasta ne tulevat."

Neutriinot ja fotonit ovat sitä vastoin varauksettomia, minkä ansiosta ne matkaavat maailmankaikkeudessa suorinta reittiä. Siksi niiden alkuperä voidaan jäljittää luotettavasti. Blasaarien taustalla oleviin prosesseihin etsitään kuitenkin yhä selityksiä.

"Meitä kiinnostavat tarkka paikka sekä protoneja kiihdyttävä mekanismi, joihin sekä korkeaenergisten neutriinojen että fotonien alkuperä juontavat juurensa", selittää edelleen MAGICin Mirzoyan.

Alkuperä suihkun protoneissa

MAGICin tutkimus tarjoaa mahdollisia vastauksia neutriinojen alkuperästä. Neutriinolöydöksen jälkeen teleskoopeilla havaittiin blasaarin roihuavan ja sitä tarkasteltiin yhteensä noin 41 tunnin ajan. Tutkimusaineisto viittaisi siihen, että protonit ovat blasaarin laukaisemissa suihkuissa vuorovaikutuksessa keskenään.

"Tulokset todentavat myös sen, että neutriinon lisäksi osa gammasäteistä syntyy korkeaenergisten protonien vaikutuksesta – ei muusta suihkun hiukkasvuorovaikutuksesta", Mirzoyan lisää. "Tämä on ensimmäinen kerta, kun voimme vahvistaa sekä neutriinojen että gammasäteiden juontuvan protoneista."

Tutkijat löysivät ainutlaatuisen tunnusmerkin TXS 0506+056 -blasaarista tulleiden korkeaenergisten gammasäteiden spektrissä.

"Havaitsimme fotonien määrän vähenevän tietyn energia-alueen sisällä, eli hiukkasten on täytynyt absorboitua, sulautua yhteen", kertoo Bernardini.

Tunnusmerkki viittaa myös siihen, että IceCuben havaitsema neutriino saattaa olla tulosta protonien ja blasaarin laukaisemissa suihkuissa olevien fotonien vuorovaikutuksesta.

"Nämä tulokset todentavat sen, että eri hiukkasviestintuojien, neutriinojen ja fotonien, välillä on aito yhteys", iloitsee Mirzoyan.

Gammasäteilyn avulla saadaan tietoa siitä, miten supermassiivisten aukkojen ”voimalat” toimivat, eli miten äärimmäisen korkeaenerginen suihku syntyy, ja mitkä hiukkasfysiikan prosessit ovat silloin käynnissä.

MAGIC-teleskooppi juhlisti 15-vuotista taivaltaan

Turun yliopiston tutkijat ovat olleet mukana MAGIC-teleskoopin toiminnassa alusta alkaen. Suomen ESO-keskuksesta mukana ovat erikoistutkija Elina Lindfors ja yliopistotutkija Kari Nilsson. Fysiikan ja tähtitieteen laitokselta yhteistyössä ovat olleet mukana yliopistotutkija Aimo Sillanpää sekä tohtorikoulutettavat Vandad Fallah Ramazani ja Auni Somero. Somero työskentelee parhaillaan MAGIC-teleskoopilla Espanjan La Palmalla.

Turkulaisryhmällä on ollut merkittävä rooli blasaaritutkimuksessa. Lindfors on johtanut havainto-ohjelmaa, jonka ansiosta on löydetty yli kymmenen uutta erittäin korkeaenergistä gammasäteilyä lähettävää blasaaria. Ryhmä on myös havainnut La Palmalla sijaitsevalla KVA-teleskoopilla optista säteilyä blasaareista, joita MAGIC havaitsee korkean gammasäteilyn alueella.

"Nyt tehty löytö on pitkäjänteisen tiimityön tulosta", toteaa Elina Lindfors.

"MAGIC-teleskoopissa on panostettu siihen, että sen suorituskyvystä saadaan kaikki irti, ja havaintostrategioita on optimoitu. Jo vuosia on puhuttu siitä, että blasaarien laukaisemat suihkut ovat todennäköisesti erittäin korkeaenergisten neutriinojen lähteitä, mutta neutriinojen havaitseminen on hyvin vaikeaa. Vielä vaikeampaa on saada kaikki loksahtamaan kohdalleen eli paikallistaa neutriinon potentiaalinen lähde ja seurata sitä korkeimmilla mahdollisilla gammaenergioilla. Nyt se onnistui!"

*

Artikkeli perustuu osittain – etenkin loppuosassa – Turun yliopiston tiedotteeseen

Nasa tunaroi: uusi avaruusteleskooppi JWST taitaa myöhästyä vieläkin lisää

To, 03/01/2018 - 19:19 Jari Mäkinen
JWST testissä

Hubble-avaruusteleskoopin seuraaja, James Webb Space Telescope, eli JWST, näyttää olevan yksi ikuisuushankkeista. Sen piti päästä taivaalle vuonna 2010, mutta nyt alkaa näyttää siltä, että tämänhetkinen tavoite 2019 voi olla aika optimistinen arvio.

Nasa on julkaissut viime aikoina usein otsikkokuvanammekin olevan kuvan kaltaisia otoksia teleskoopista testattavana, mutta kuvateksteissä ei ole puhuttu paljoakaan vielä edessä olevista ongelmista ja testaamisen aikana tulleista uusista hankaluuksista.

JWST on kerrassaan upea tähtitieteellinen havaintolaite. Samalla se on hyvin monimutkainen ja lähes kaikki, mitä sitä varten on tehty, on ainutlaatuista ja parempaa, suurempaa tai hankalampaa kuin aikaisemmin. Siksi ei ole mikään ihme, että sen tekeminen on kestänyt paljon suunniteltua pitempään – eivätkä Yhdysvaltain avaruuspolitiikassa tapahtuneet heilahdukset ole yhtään auttaneet asiaa.

Tuorein takaisku Space News -avaruusuutissivuston mukaan tulee myös Yhdysvaltain hallintokoneiston suunnalta, mutta kyseessä on lähinnä tilannekartoitus: tilintarkastajien eilen luovuttaman raportin mukaan todennäköisyys sille, että hanke viivästyy, on erittäin suuri.

Avaruusteleskoopin testaaminen on sujunut hyvin ja työt testaamisen aikana ilmenneiden pienten ongelmien kanssa etenevät. On normaalia, että testaamisen aikana löytyy korjattavaa; itse asiassa olisi huolestuttavaa, jos mitään ei löytyisi.

Erityisesti teleskoopin avaruudessa avautuvat suuret rakenteet ovat olleet hankaluuksissa. Raportti nostaa esiin purjeen tapaan levittäytyvän suuren aurinkosuojan, jonka varjossa teleskoopin on määrä toimia.

Aurinkosuoja koostuu viidestä päällekkäisestä Kaptonista tehdystä tenniskentän kokoisesta kerroksesta. Sen avaaminen testeissä sujui oikein hyvin, eikä sen suhteen näytä olevan huolia avaruudessakaan, mutta varjon saaminen takaisin pakattuun muotoon vie paljon enemmän aikaa kuin kaavailtiin.

Avatusta varjosta löydettiin myös valmistusvirheitä, jotka pitää korjata. Samoin systeemiä, joka kiristää kerrokset tiukoiksi, pitää hieman muuttaa. 

Lisäksi avaamista varten piti teleskoopista poistaa muutamia osia, jotka pitää nyt kiinnittää uudelleen.

Kun laukaisuajankohtaa siirrettiin viimeksi lokakuusta 2018 kesään 2019, jätettiin aikatauluun neljä kuukautta varaa viivästyksiin. Aurinkosuojan kanssa tarvitaan todennäköisesti ainakin kolme kuukautta lisäaikaa, eikä lisäajan tarve lopu tähän.

Ongelmana on myös se, että lisätöistä tulee koko ajan lisää kustannuksia, ja on mahdollista, että viimeisin kustannuskatto tulee vastaan. JWST:n hintalapuksi on sovittu kahdeksan miljardia dollaria, eikä nykytaloustilanteessa sitä voida varmasti kasvattaa.

Nasa ei ole vielä kommentoinut tilannetta muuten kuin toteamalla, että aikataulu on haasteellinen. 

Näillä näkymin hankkeen aikataulussa pysymisestä pitää tehdä uusi ajantasainen arvio – ja se osaltaan saattaa myös lisätä paineita laukaisun lykkäämiseen vuoden 2019 lopulle, tai jopa vuoden 2020 puolelle.

JWST laukaistaan avaruuteen eurooppalaisella Ariane 5 -kantoraketilla. Sen suhteen onneksi ei ole tiedossa ongelmia.

Hubblen seuraajateleskooppi uusissa vaikeuksissa: JWST kärsi tärinäkokeessa

Ke, 12/21/2016 - 10:20 Jari Mäkinen

Hubble-avaruusteleskoopin seuraajaksi nimitetty, suuri James Webb -avaruusteleskooppi on ollut viimein testeissä, joissa sen kestävyys avaruudessa sekä laukaisun aikana avaruuteen on varmistettu. Valitettavasti testit eivät ole menneet hyvin. 

James Webb -avaruusteleskooppi (tuttavallisesti JWST) valmistui viime kesänä, jolloin sen sydämessä olevat tieteelliset havaintolaitteet sitältävä osa ja suuri 18-osainen peilirakennelma osat laitettiin viimein yhteen ja tätä kokonaisuutta on päästy testaamaan lähes yhtenä kappaleena. Kaikki osat on testattu moneen kertaan jo aikaisemmin, mutta kuten aina, yhdessä ne tuottavat usein yllätyksiä. Kuten nähtävästi nytkin.

Kaikkein rajuin testin osa on ns. tärinätesti, missä teleskooppia on ravisteltu juuri samaan tapaan kuin se olisi kantoraketin nokassa kiitämässä kohti avaruutta. Kyyti raketilla on raju kokemus, vaikka sen jälkeen avaruuden painottomuudessa olo onkin rauhallista ja leppoisaa.

JWST on ollut testattavana NASAn Goddardin avaruuslentokeskuksessa lähellä pääkaupunki Washingtonia. Tuoreen tilannetiedotteen mukaan joulukuun 3. päivänä tehdyssä testissä havaittiin jotain omituista, ja tämän perusteella testiohjelma on nyt keskeytetty ja tutkijat keskittyvät löytämään syyn omituisiin tuloksiin.

Testeissä teleskooppiin on kiinnitetty eri puolille erilaisia kiihtyvyysmittareita ja muita antureita, ja saadut kiihtyvyysarvot olivat olennaisesti erilaisia kuin odotettiin.

Onneksi teleskoopissa tai sen suuressa ja herkässä peilissä ei näytä olevan rakenteellisia vaurioita, vaan tulokset viittaavat vain odottamattomiin mittausarvoihin. 

Siksi nyt joulukuun aikana teleskooppia on täristetty uudelleen, pienemmillä kiihtyvyysarvoilla, jolloin sen käyttäytymisestä on saatu lisätietoa.

On mahdollista, että tarkemmissa tutkimuksissa ja simulaatioissa käy ilmi, että saadut mittausarvot eivät anna aihetta suurempaan huoleen, mutta voi myös olla niin, että edessä on muutoksia teleskooppiin ja uusi viivästys.

JWST on vuosia myöhässä alkuperäisestä aikataulustaan ja sen kustannukset ovat karanneet käsistä. Ennen nyt paljastunutta huolenaihetta oli teleskooppi tarkoitus laukaista lokakuussa 2018 avaruuteen Ariane 5 -kantoraketilla.

Piirroskuva James Webb -teleskoopista avaruudessa täysin avattuna: siinä on suuren, vasta avaruudessa avautuvan peilin lisäksi kookas aurinkosuoja alla. Otsikkokuvassa on teleskooppi siirrettävänä testattavaksi. Kuvat: Nasa.

Testeissä paljastuu usein pieniä vikoja ja omituisia mittausarvoja, ja tämä on yksi syy miksi avaruuslaitteita testataan armottomasti: on parempi, että omituisuudet tulevat esiin ennen laukaisua kuin vasta avaruudessa. Yleensä nämä epäkohdat voidaan korjata nopeasti tai ne voidaan analyysien perusteella päätellä vaarattomiksi.

Edessä Goddardissa ovat vielä optiikan sekä koko suuren peilin ja sen avausmekanismin testit täristyksen jälkeen.

Tämän jälkeen JWST on tarkoitus kuljettaa Hosutoniin Nasan Johnsonin avaruuskeskukseen, missä olevalla avaruussimulaattorilla se altistetaan avaruuden tyhjiölle ja lämpötiloille. Sieltä teleskooppiosa viedään edelleen Kaliforniaan Northrop Grumman -yhtiön tiloihin, missä se liitetään huoltomoduuliin, joka tulee huolehtimaan avaruudessa teleskoopin asennonsäädöstä, ohjaamisesta, virransaannista ja tietoliikenneyhteyksistä Maahan. Sen olennainen osa on myös suuri, monikerroksinen, avaruudessa avattava aurinkosuoja.

Lopulta, ennen kuljetusta laukaisupaikalle Kouroun avaruuskeskukseen on koko JWST tarkoitus testata vielä Goddardissa.

Juttua on päivitetty julkaisun jälkeen: Alun perin siinä kerrottiin koko JWST:n olleen nyt testissä, mutta kyseessä oli luonnollisesti "vain" kokonaisuuden teleskooppiosa. Samalla juttuun on päivitetty JWST:n edessä olevien testien aikalu.

Hollantilaismuseo, missä laitetaan sikoja palasiksi

Su, 08/21/2016 - 18:23 Jari Mäkinen

Tämä museo on todellinen helmi: vain pienen junamatkan päässä Amsterdamin kaikista turistiriennoista on yliopistokaupunki Leiden, missä monien muiden museoiden joukossa on Boerhaave. Siellä on monen tieteenalan historiaa niin kauniisti ja laajasti tarjolla, että kokenuttakin näkijää alkaa huimata.

”KesälläOtsikko pitää paikkansa, tosin siat eivät ole eläviä.

Leidenissä oli aikanaan eräs ensimmäisistä anatomisista teattereista, missä tehtiin ruumiinavauksia yleisön katsellessa. Suuri osa tapahtuman seuraajista oli luonnollisesti alan opiskelijoita, mutta melkeinpä kuka tahansa kiinnostunut saattoi tulla katsomaan miltä ihminen näyttää sisältä.

Tämä kuulostaa hurjalta, mutta tuohon aikaan ainoa tapa näyttää ihmisen sisuskaluja oli oikeasti ottaa ne esille ja näyttää – ja esimerkiksi kuolleiden vankien tai laitapuolen eläjien ruumiita oli hyvin saatavilla, eikä niiden käyttäminen ollut moraalisesti tuomittavaa. 

Museon suurelta osin alkuperäinen, tosin museoon muualta siirretty kaunis puurakenteinen anatominen teatteri on edelleen käytössä. Erikoispäivinä siinä tehdään eläinten dissektioita, mutta yleensä turvaudutaan virtuaalitodellisuuteen. Vanhoihin raameihin on ahdettu projektoreita, joilla tapahtuma voidaan heijastaa tapahtuvaksi (sopivan häveliäästi), mutta lisäksi teatteria voidaan käyttää monien puiden asioiden selittämiseen. Sen katto muuttuu planetaarioksi, aikakoneeksi tai miksi muuksi tahansa tilanteen mukaan.

Anatominen teatteri

Anatominen teatteri on toki vain osa museota, jonka on ristitty Hermann Boerhaaven mukaan. 

Hän oli hollantilainen lääkäri, kasvitieteilijä ja kemisti, joka toimi 1700-luvun alussa Leidenin yliopistossa professorina ja tuli kuuluisaksi siitä, että hän eristi ensimmäisenä urean virtsasta. Hänen kenties suurempi ansionsa oli lääketieteen opetuksen kehittäminen, mistä anatominen teatteri oli yksi esimerkki. Lisäksi hänen johdollaan tehtiin runsaasti laitteita sekä mallikuvia elimistä ja ihmisen osista, niin terveistä kuin erilaisten sairauksien muuttamista. Näitä käytettiin apuna lääkärien koulutuksessa.

Boerhaaven museon lääketieteellinen kokoelma onkin komea, ja sitä on luonnollisesti täydennetty myöhemmillä näyttelyesineillä.

Kuvissa ylhäällä on autenttisen näköisiä ihmisen elinten mallikappaleita ja kuntoiluvälineitä 1800-luvulta. Huomaa, että osa laitteista on tehty täyspitkään hameeseen pukeutuneiden naisten käytettäväksi!

Kaksi muuta herraa: Onnes & Huygens

Lääketieteen lisäksi museossa on kaksi muuta pääteemaa, jotka molemmat nivoutuvat Alankomaihin, ja ennen kaikkea Leideniin.

Kuten tiedetään, tehtiin ensimmäiset kunnolliset ja käyttökelpoiset kaukoputken Hollannissa. Paikka oli tarkkaan ottaen Middelburg lähellä nykyistä Belgian rajaa, mutta pian kaukoputken "keksimisen" ja Galileo Galilein kuuluisien havaintojen jälkeen myös hollantilaistähtitieteilijät ottivat kaukoputken käyttöönsä. He myös parantelivat sitä olennaisesti.

Eräs näistä tähtitieteilijöistä oli Christiaan Huygens, joka syntyi Leidenin luona Haagissa ja opiskeli Leidenissä, joskin hän teki suurimman osan työstään Ranskassa, Pariisissa. 

Huygens on kuuluisin Saturnuksen tutkimisesta ja hän selitti ensimmäisenä sen omituiset renkaat sekä löysi Saturnuksen suurimman kuun Titanin. Apunaan hänellä oli uudenlaisia kaukoputkia, joita Boerhaavessa on muutamia. Lisäksi esillä on Huygensin muistikirjoja ja muuta häneen liittyvää materiaalia, kuten myös hänen keksimiään kelloja. Huygens muun muassa kehitti ensimmäisenä heilurikellon.

Luonnollisesti näyttely kertoo koko kaukoputken tarinan alun ja näyttää millaisia olivat ensimmäiset kaukoputket. Nykynäkökulmasta ne olivat kaameita rimpuloita!

Toinen merkkihenkilö on Kamerlich Onnes, joka onnistui ensimmäisenä nesteyttämään heliumin vuonna 1908. Tämä tapahtui parin korttelin päässä museosta, nykyisin Leidenin yliopiston oikeustieteellisen tiedekunnan käytössä olevan rakennuksen kulmassa olleessa laboratoriossa. 

Esillä museossa on suuri osa laboratorion laitteista, kuten myös paljon muuta kylmien lämpötilojen tutkimuksessa käytettyjä vempeleitä. Niihin kuuluu myös koelaitteisto, jolla Onnes löysi suprajohtavuuden vuonna 1911. 

Tunnin päässä Amsterdamista

Boerhaave-museo on siis hyvin tehty, klassinen tieteen historiaan keskittynyt museo, mutta se on samalla hyvin eläväinen. Paitsi että anatominen teatteri on itse asiassa virtuaalitodellisuustila, ovat museon kuvaruutuihin perustuvat näyttelyopasteet erinomaisia ja tarjoavat paljon lisätietoa.

Museossa on yhtenään myös erikoistapahtumia ja tutkijavierailuita. Ennen käyntiä kannattaakin katsoa museon nettisivuilta mitä kaikkea on tapahtumassa. Kuten monissa paikoissa Hollannissa, on oikeastaan kaikki informaatio saatavissa myös englanniksi.

Ulkoisesti varsin vaatimaton Boerhaave sijaitsee kaupungin keskustassa, aivan sen keskeisen kävelykadun luona, ja kävelymatka sinne rautatieasemalta kestää vain vajaat kymmenisen minuuttia. Kun mukaan laskee vielä noin 35-45 minuuttia kestävän junamatkan Amsterdamista, on museo siis tunnin matkan päässä. Monet junista pysähtyvät myös lentoasemalla, joten Leiden ja Boerhaave ovat hyvä toimintavinkki myös jatkolentoa Schipholin asemalla odottaville.

Nyt vuonna 2016 museossa on meneillään suuri remontti, joten sen valmistumista odotellessa kannattaa muistaa muita Leidenissä olevia kiinnostavia museoita:

Kasvitieteellinen puutarha Hortus ja vanha observatorio
Sijaitsevat yliopiston vanhan päärakennuksen vieressä. Kyseessä on eräs maailman vanhimmista kasvitieteellisistä puutarhoista, ja sen trooppisten kasvien osasto sekä orkideakasvihuone ovat maailmankuuluja. Observatorio on myös eräs maailman ensimmäisistä varta vasten tähtitieteellisiä havaintoja varten tehdyistä observatorioista.

Sieboldhuis
Lähellä kasvitieteellistä, Rapenburg-kanaalin varrella on erinomainen japanilaista kulttuuria esittelevä Siebold-talo, eli hollanniksi Sieboldhuis. Museo sijaitsee alun perin saksalaisen, mutta Leidenissä vaikuttaneen Philipp Franz von Sieboldin entisessä kotitalossa. von Siebold toimi diplomaattina ja kauppiaana Japanissa 1800-luvulla maan ollessa hyvin suljettu, ja keräsi sieltä erityisen kauniin ja tieteellisesti kiinnostavan kokoelman tavaroita, karttoja, täytettyjä eläimiä ja muuta kiinnostavaa.

Naturalis
Koko nimeltään Naturalis-biodiversiteettikeskus on suuri luonnonhistoriallinen museo, joka ei tyytynyt olemaan vain täytettyjen eläinten näyttely, vaan laajeni elämää kaikissa muodoissaan sekä elämän tarinaa esitteleväksi tiedekeskukseksi. Museo sijaitsee hieman Leidenin keskustan ulkopuolella, mutta on lähellä (myös ydinkeskustan reunalla olevan) rautatieaseman luona.

Museum Volkenkunde
Kansantieteellinen museo, joka on paitsi hengästyttävän suuri, niin myös hyvin tehty. Sijaitsee kaupungin keskustassa, hyvin lähellä rautatieasemaa.

Oudheden
Leideissä sijaitsee yllättäen myös Alankomaiden kansallinen egyptiläiskokoelma, joka vanhan siirtomaavallan tyyliin on aika suuri. Rapenburgin varrella, lähellä kasvitieteellistä museota ja Sieboldhuisia oleva museo on mainio, mutta etenkin sen yläkertaan tehty aivan uusi ihmiskulttuurin historiaa läpikäyvä osa on todella hieno!

Tiedetuubin esittelemiä tiedekeskuksia ja muita kiinnostavia kohteita

Video: Linnunradan läpilento tähtimatkaajan silmin

Jos joskus tuntuu siltä, että olet vain pienenpieni palanen tässä suuressa maailmassa, niin se pitää täsmälleen paikkansa.

Etenkin tämän videon katsomisen jälkeen avaruuden mittakaava asettuu paikalleen, sillä videolla kiidetään Auringon luota Linnunradan läpi ylös- ja ulospäin siten, että lopulta näkyvissä on pelkkää galaksivaahtoa.

Kuulostaa oudolta?

Ei ihme, sillä se onkin varsin ihmeellistä.

Euroopan eteläisen observatorion julkaisema video on tehty todellisten havaintojen perusteella, joiden avulla on muodostettu virtuaalinen malli maailmankaikkeudesta. Tietokoneen avulla voimme laskea millainen maisema olisi tietystä kohdasta katsottuna – ja tällä videolla kuvakulma osoittaa "alas" kohti Aurinkoa samalla kun etäännymme siitä valtavalla nopeudella.

Ensin näkyvissä on siis Aurinko, eli maapallo ja me sen pinnalla eivät edes ole kuvassa. Maa olisi vain pieni piste Auringon pinnalla. Etääntymisen aluksi ohi vilahtaa mitä lähinnä oleva Linnunradan kierteishaara, jonka kaasupilvet välillä sumentavat näkymää, välillä loistavat kauniina hattaroina. Ohitse vilahtaa myös tähtiä.

Linnunrata on galaksi, kaasusta ja tähdistä muodostunut järjestelmä, jonka aine on jakautunut spiraalimaisesti haaroihin. Ne pyörivät hitaasti galaksin tiheämmän keskiosan ympärillä, ja Aurinko sekä Maa sijaitsevat yhden kierteishaaran laidalla. Se on meille turvallinen ja suojaisa paikka.

Kunhan koko Linnunrata koko loistossaan on tullut näkyviin ja etääntyminen jatkuu, nähdään pian myös Magellanin pilvet, eli kaksi pienempää Linnunradan seuralaisgalaksia. Ja sitten mukaan liittyy Andromedan galaksi, meitä lähin toinen kunnollisen kokoinen tähtijärjestelmä.

Sitten näkyviin tulee lisää galakseja, joka liittyvät ensin ns. paikalliseen galaksiryhmään, eli noin 60 galaksista koostuvaan ryppääseen, joka on kotinurkkauksemme maailmankaikkeuden mittakaavassa. 

Paikallinen ryhmä on puolestaan osa Neitsyen superjoukkoa, johon kuuluu useita tällaisia galaksijoukkoja. Superjoukon nimi tulee siitä, että taivaan kaasusumuja 1800-luvun puolivälissä ensi kerran kartoittaneet William ja John Herschel havaitsivat, että Neitsyen tähtikuvion tienoilla oli tavanomaista enemmän sumuja. Myöhemmin ne paljastuivat galakseiksi, jotka liittyvät juuri tähän superjoukkoon. Nyt tiedämme myös, että joukkoja on satakunta.

Neitsyen superjoukko on taas vain yksi ns. Kalojen-Valaskalan superjoukkoryhmästä. Sen nimi tulee myös tähtikuvioista, joiden suunnalla suurin osa galakseista näyttää olevan.

Superjoukkoja on miljoonia, ja kuten video näyttää, kauempaa katsottuna muodostavat vaahtomaisen rakenteen.

Mitä sen jälkeen tulee?

Tunnetun maailmankaikkeuden reuna, ja sen ulkopuolisesta menosta ei voi sanoa mitään – ainakaan tieteen keinoin.

Video: ESO / M. Kornmesser ja L. Calçada

Tässä se on: toinen gravitaatioaaltohavainto – heikko ja huima

Ke, 06/15/2016 - 22:48 Jari Mäkinen


Jos ensimmäisen gravitaatioaaltohavainnon julkistamisen jälkeen ilmassa leijui vielä pieni epävarmuus, ei nyt siihen ole enää aihetta: tänään julkistettu toinen havainto tarkoittaa sitä, että tähtitieteessä on alkanut uusi aika.


Aivan rutiinihavainnoista ei vielä ole kyse, sillä havaintojen käsittelyyn ja tarkistamiseen menee vielä kovasti aikaa. Eikä havaintojakaan saada jatkuvasti, sillä tämänkin havainnon tehnyt LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) on viritetty havaitsemaan juuri tämän kaltaisia tapahtumia.

Havainto oli ensimmäisen, helmikuussa julkistetun havainnon tapaan kahden massiivisen mustan aukon törmäys – tai tarkemmin sanottuna sulautuminen yhdeksi suuremmaksi mustaksi aukoksi. Tämä havainto on nimetty GW151226:ksi ja siitä kertonut signaali täräytti LIGOn havaintolaitteita 26. joulukuuta 2015 klo 5:38:53 Suomen aikaa. 

Jos siis viime tapaninpäivän aamun hetkinä jokin tuntui kummalliselta, niin se saattoi olla avaruuden halki kulkenut avaruuden geometrian aalto, joka sai LIGOn lisäksi myös sinut hieman tärähtämään. Todellisuudessa aistein ei tietenkään signaalia pysty huomaamaan, koska äärimmäisen herkkä LIGOkin on havaintokykynsä rajamailla.

Mustien aukkojen törmäys tapahtui 1,4 miljardia vuotta sitten, eli 1,4 miljardin valovuoden päässä. Signaalista tehtyjen analyysien perusteella näyttää todennäköiseltä, että mustat aukot olivat massoiltaan 14 ja 8 Auringon massaisia, ja että tuloksena syntynyt musta aukko oli 21 Auringon massaa. 

Massojen lisäksi signaalianalyysi kertoo mustien aukkojen pyörimisestä. Todennäköisesti aukoista massiivisempi pyöri samaan suuntaan kuin kevyempi kiersi sitä; tämä voidaan päätellä signaalin kestosta, sillä jos pyörimissuunta olisi päinvastainen kevyemmän komponentin kiertosuuntaan verrattuna, olisi signaali nyt havaittua lyhyempi. 

Nähtävästi lopputuloksena ollut musta aukko myös pyörii varsin vinhasti, jopa noin 70 % sen teoreettisesti suurimmasta mahdollisesti pyörimisnopeudesta.



Matematiikkaa!

Kaikki edellä olevat lukuarvot ja mustien aukkojen ominaisuudet on päätelty epäsuorasti saapuneesta signaalista.

LIGO ei pysty näkemään suoraan sitä, mitä on tapahtunut, vaan se havaitsee “ainoastaan” sitä miten avaruuden geometriassa oleva voimakas häiriö vaikuttaa havaintolaitteisiin. Kaksi samanlaista LIGO-teleskooppia mittaa moneen kertaan edes takaisin heijastuvien lasersäteiden avulla sitä kuinka paljon gravitaatioaallot lyhentävät ja pidentävät havaintolaitteita.

Ne tekevät koko ajan mittauksia ja saavat jatkuvasti erilaisia havaintoja, jotka johtuvat pääasiassa erilaisista maanpäällisistä kohteista. Kun esimerkiksi auto ajaa pihalla, se saa aikaan havaittavan tärähdyksen. Jopa vialliset jääkaapit ja kaukana olevat salamaniskut näkyvät LIGOn herkissä mittalaitteissa.

Jotta todelliset havainnot saataisiin esiin, on todennäköisiä signaaleita laskettu etukäteen useita ja LIGOn systeemit on viritetty havaitsemaan tällaisia mustien aukkojen törmäyksiä. Kun odotetun kaltainen signaali tulee, se otetaan tarkempaan syyniin. 

Ensinnä katsotaan onko toinen LIGO-teleskooppi tehnyt samankaltaisen havainnon. Jos noin 3000 kilometrin päässä toisistaan (Washingtonin osavaltiossa ja Louisianassa) sijaitsevat teleskoopit havaitsevat samanlaisen signaalin siten, että havaintohetkessä on sen verran eroa mitä signaalin kulkeminen valon nopeudella paikkojen välillä vie aikaa, on kyseessä todennäköisesti todellinen havainto.

Tässä tapauksessa automaattiset signaalinkäsittelylaitteet hälyttivät jo 70 sekunnin kuluttua havainnosta ja laskivat vain minuutissa arvion signaalin lähteestä.

Sen jälkeen alkoi vasta suurempi työ, kun tutkijat kävivät signaalin kimppuun. Se paitsi tarkistettiin vielä perusteellisesti, niin signaalista tehtiin varsin monimutkaisia matemaattisia malleja. Näillä paitsi laskettiin sitä, millainen tapahtuma synnyttäisi saadun havainnon, niin myös tehtiin malleja muista tapahtumista, jotka voisivat synnyttää signaalin. Näin mahdolliset signaalikäsittelystä tulevat virhemahdollisuudetkin saatiin suljettua pois.

Kummatkin vahvistetut havainnot kuuluvat LIGOn ensimmäiseen havaintojaksoon, joka päättyi viime tammikuun lopussa. Näiden lisäksi on havaittu kolmas signaali, mutta se ei näytä tällä haavaa todelliselta tapahtumalta – tämä epävarmuus osoittaa osaltaan sen, että karsinta toimii. On myös mahdollista, että tämäkin samankaltainen havainto saadaan vielä varmistettua.


Matematiikka auttoi myös määrittämään suunnan, mistä signaali saapui: kahden havaintolaitteen signaalien avulla pystyttiin suunta määrittämään hieman kolmiomittaamisen tapaan. 

Kun myöhemmin saadaan mm. Italiassa ja Intiassa tekeillä olevat gravitaatioaaltoteleskoopit valmiiksi, pystytään tätä suuntamääritystäkin parantamaan olennaisesti.

Verrattuna ensimmäiseen gravitaatioaaltohavaintoon, 14. syyskuuta 2015 tehtyyn GW150914-havaintoon, oli tapaninpäivänä tullut GW151226 heikompi ja se kesti hieman pitempään. Kun ensimmäisen pituus oli 0,2 sekuntia, oli toisen kesto yhden sekunnin. Pitempi signaali on vähemmän selvä, koska se sotkeentuu helpommin havaintolaitteiden jatkuvasti saaviin häiriöhavaintoihin.



Ja nyt toisen kerran LIGOn ja gravitaatiotähtitieteen historiassa on havainto niin varma, että tutkijat ovat uskaltaneet kertoa siitä julkisesti sekä tehdä havainnosta tieteellisen artikkelin.

Kuten tieteessä yleensä, ei yksi havainto ole vielä aivan riittävä aivan uuden asian todistamiseen, mutta toisen havainnon jälkeen asia alkaa olla jo varma. Nyt Nobel-palkinto LIGO-ryhmälle alkaa olla jo varsin varma – ja gravitaatiotähtitiede alkaa olla kypsä tutkimusala.

Paavin kiiltävät kupolit, eli tarina Vatikaanin omituisesta observatoriosta

La, 11/21/2015 - 17:27 Jari Mäkinen
Castel Gandolfo

Muistatteko kun Paavi Benediktus XVI päätti kautensa kesken ja lensi helikopterilla Vatikaanista kesäpalatsilleen? TV-kuvissa kopteri laskeutui Castel Gandoflon puutarhaan kuvankauniila paikalla Alban vuoristossa noin 30 kilometriä Rooman kaakkoispuolella.

Tarkkasilmäiset saattoivat huomata kesäpalatsissa jotain varsin erityistä: kirkonkupolin lisäksi sen katolla on tähtitornien kupoleita. Sellaisia samanlaisia kuin Ursan tähtitornissa Kaivopuistossa, mutta hieman suurempia.

Kupolit näkyvät erinomaisesti mm. tässä Paavin eropäivästä kertovassa videossa kohdasta 1:02:22 alkaen.

Nuo kupolit ovat jotakuinkin samalta ajalta kuin Ursan tähtitornikin, sillä Castel Gandolfon jakavat Paavin ja hänen avustajiensa kanssa tähtitieteilijät. Vatikaanin observatorio, eli Specola Vaticana, on käyttänyt pitkään puolta palatsista pari vuotta sitten olleeseen remonttiin saakka ja Paavilla on ollut toinen (kauniimpi, järvelle osoittava) puoli. Nyt koko palatsi on paavillisessa käytössä.

Olen päässyt käymään paikalla pari kertaa, ja palatsi sekä sen ympäristö ovat kerrassaan upeita – tosin täysin kelvottomia nykyaikaisen tähtitieteen tekemiseen.

Siksipä Vatikaanin observatorion tärkein osa sijaitsee nykyisellään Yhdysvalloissa, Arizonassa Staffordin luona olevalla Mount Grahamin vuorella. Siellä on huippunykyaikainen teleskooppi, ja sen lisäksi Vatikaanin tähtitieteilijät, virallisesti jesuiitat, ovat tieteellisestikin mitattuna hyvin korkeasti arvostettuja.

Paavin tähtitieteilijät

Tähtitiede ei ole eräs ensimmäisistä asioista mitä Katolista kirkkoa ajatellessa tulee mieleen. 

Kenties ainoa tieteellinen asia, mitä tulee nopeasti ajatelleeksi on se, miten kirkon inkvisitiotuomioistuin ja Paavi Urbanus VIII nöyryyttivät 1600-luvun alussa tähtitieteilijä Galileo Galileita, joka oli uudella kaukoputkellaan mennyt näkemään taivaankappaleita tarkemmin kuin kukaan aikaisemmin ja joka oli tullut siihen tulokseen, että Maa kiertää Aurinkoa. Yllä olevassa kuvassa on Joseph-Nicolas Robert-Fleuryn maalaus 1800-luvun puolivälistä Galileosta inkvisition edessä.

Kirkon mielestä kaikki muu kuin se, että maapallo on kaiken keskus, oli harhaoppia. Vasta Paavi Johannes Paavali II pyysi vuonna 1992 anteeksi Galileon painostamista.

Galileon tapauksesta huolimatta Vatikaani on itse paitsi tukenut tähtitiedettä, niin myös tehnyt havaintoja omasta observatoriostaan Galileon ajoista alkaen - ja jo hieman aikaisemminkin.

Syy oli hyvin yksinkertainen: kalenteri. Kirkon piti tietää miten kirkkovuosi kulkee, se täytyi pitää tahdissa Auringon nousu- ja laskuaikojen kanssa, ja lisäksi Kuun vaiheista ja muista taivaanilmiöistä tarvittiin tarkkaa tietoa. Pelkästään pääsiäisen ajankohdan laskeminen vaatii tähtitiedettä ja matematiikkaa.

Tämän tähtitieteellisen toiminnan ensimmäinen huipentuma oli Paavi Gregorius XIII:n esittelemä gregoriaaninen kalenteri, jonka olivat laskeneet Collegio Romanoon Roomassa sijoitetut Paavin tähtitieteilijät.

Collegio Romanossa oli myös tähtitorni, joka tosin ajan tyyliin oli “pelkkä” torni, mistä pystyttiin näkemään esteettä joka puolelle ja mistä saatettiin määrittää tähtien sijainteja erityisin astemitoin. Kun ensimmäiset kaukoputket tulivat, pystyttiin niitäkin käyttämään hyvin avoimesta tornista.

1700-luvulla kirkko tuki voimakkaasti tähtitieteellistä tutkimusta ja vuosina 1799-1787 Vatikaaniin tehtiin myös silloin nykaikainen tähtitorni. Se nimettiin Specola Vaticanaksi, Vatikaanin tähtitorniksi ja sen johtoon nimettiin Filippo Luigi Gilii.

Pietarinkirkon kupoli haittasi kuitenkin yhä tarkemmiksi käyneitä havaintoja niin paljon, että 1800-luvun alussa observatorio siirrettiin “kauas maaseudulle” Campo Marzioon. Vuonna 1870, kun Italia yhdistyi ja Roomakin tuli osaksi uutta Italian valtiota, observatorio jäi tuoreen Italian haltuun ja kansallistettiin.

Observatoriota johtanut isä Angelo Secchi sai jatkaa työtään kuolemaansa saakka, siis vuoteen 1878, minkä jälkeen tähtitieteen historia osana Vatikaanin toimintaa päättyi.

Alla on isä Secchin tekemä piirros observatoriosta vuonna 1852.

Isä Secchin tekemä piirros observatoriosta vuonna 1852

Jatkuvaa pakenemista valolta

Vuonna 1891 Paavi Leo XIII päätti perustaa observatorion uudelleen. Specola Vaticana sijoitettiin Vatikaanin muurien sisälle, mutta kasvavan ja modernistumisen myötä yhä valoisammaksi muuttuneen Rooman paineessa tähtitieteellisten havaintojen tekeminen kävi koko ajan vaikeammaksi, joten lopulta 1930-luvulla observatoriolle alettiin etsiä jälleen uutta paikkaa.

Kupoli Paavin kesäpalatsissaVuonna 1929 paaviksi tullut Pius XI suhtautui erityisen myönteisesti tieteelliseen tutkimukseen, ja oli hyvin innostunut myös tähtitieteestä. Hän otti viimein huomioon observatoriosta tulevat pyynnöt paremmasta sijoituspaikasta ja päätti - ei sen vähempää - kutsua tähtitieteilijät paavilliseen kesäpalatsiin. 

Puolet sen päärakennuksesta otetiin observatorion käyttöön ja sen katolle sekä puutarhaan rakennettiin nykyaikaiset tähtitornit ajanmukaisine teleskooppeineen. Valitettavasti jo tuolloin oli selvää, että Rooman liepeilläkään olosuhteet eivät ole otolliset kaukaa, joten vain 30 vuoden jälkeen varsinainen havaintotoiminta Castel Gandolfossa päättyi. 

Specolan tieteellinen kärki siityi Atlantin taa Tucsoniin Arizonan yliopiston kanssa perustettuun yhteiseen tutkimusryhmään, joka sai nimen Vatican Observatory Research Group.

Vatikaanin varoin Stewardin observatorioon Tusconin luokse tehtiin uusi tähtitorni. Vuonna 1993 sitä seurasi uusi teleskooppi, kauemmaksi kaupunkien valoista Graham-vuorelle sijoitettu 1,8-metrisellä peilillä varustettu uudenlaista tekniikkaa testannut VATT, eli Vatican Advanced Technology Telescope (kuva alla). 

Vuoteen 2008 saakka tähtitieteilijät olivat kuitenkin olennainen osa Castel Gandolfoa, sillä Vatikaanin observatorion toimistot ja “päämaja” sijaitsivat siellä. Vierailevat tutkijat - joista valtaosa oli kaikkea muuta kuin uskonnollisia ihmisiä - sijoitettiin asumaan kauniisiin, komeisiin huoneisiin palatsissa.

Satunnaiset toimittajavieraat, kuten minut, otettiin vastaan suurilla puuovilla ja avustajat kuljettivat munkkiluostarimaisia käytäviä pitkin hipsutellen kohti tutkijakammioita.

Osa tutkijoista oli pukeutunut kirkollisesti, mutta suurin osa oli samanlaisissa virttyneissä kuteissa missä tutkijat tapaavat usein olla. Kulissit vain olivat paavillisen upeat. 

Luonnollisestikaan satoja vuosia vanha palatsi ei ollut paras mahdollinen paikka nykyaikaiselle tähtitieteelle, joten vuonna 2008 tähtitieteilijät saivat itselleen paremmat tilat puolentoista kilometrin päästä toisesta Vatikaanille kuuluvasta linnasta. 

Onneksi kuitenkin osa tähtitorneista on säilytetty myös Castel Gandoflossa. Kenties emerituspaavi käy katselemassa joskus tähtiä niissä olevilla kaukoputkilla.

Lue lisää: kiinnostava historiikki Vatikaanin observatoriosta (italiaksi).

Juttu on julkaistu myös Villa Lanten ystävät ry:n blogeissa.

Korjaus maanantaina 23.11. aamulla: Castel Gandolfon nimi korjattu väärästä "Grandolfosta" oikeasti.

Tule katsomaan ohikulkukonetta!

Ke, 09/30/2015 - 14:27 Toimitus
Meridiaanisali Helsingin observatoriossa

Päivän kuvaPäivän kuva tulee tänään Helsingin observatoriosta ihan siitä syystä, että ensi viikonloppuna siellä pidetään kiinnostava yleisötapahtuma ja koska Tiedetuubin klubi saa koko upean laitoksen omaan käyttöönsä sulkemisajan jälkeen lauantaina.

Silloin voi käydä myös katsomassa paremmin Observatorion kuuluisaa Meridiaanisalia, minne on sijoitettu muun muassa meridiaani- ja ohikulkukoneita. Niillä havaittiin aikanaan tarkasti tähtien tehtiin pohjois-eteläsuuntaisia paikkoja taivaalla, ja tästä tulee myös kaukoputken omituinen nimi: sen avulla havaittiin meridiaanin ohi kulkevia tähtiä.

Kuvassa on etualalla niin sanottu suuri ohikulkukone takanaan vertikaaliympyrä, heliometri ja meridiaanikone. Ja kyllä, ohikulkukoneella tehtiin havaintoja siten, että tähtitieteilijä oli laitteen alla makaamassa – ja todennäköisesti joskus myös nukkumassa.

Vaikka tähtien sijainteja havaitaa nykyisin monenlaisin eri laittein  ja hyvinkin tarkasti myös avaruudesta, ovat ohikulkukoneet edelleen käytössä. Nykyisin ne tosin on automatisoitu ja havaintoja tehdään CCD-kameran avulla. Robottiteleskooppi tekee havaintojaan väsymättä koko yön, näkee paljon ihmissilmää paremmin ja käsittelee havaintonsa myös itsekseen.

Observatorion Meridiaalisali on avoinna koko viikonlopun ajan, mutta klubi voi tutustua siihen omassa rauhassa lauantaina klo 16 alkaen.

Lisätietoja lauantain klubitapaamisesta on täällä.

 

Onnea 15-vuotias XMM-Newton

Ke, 12/10/2014 - 17:53 Jari Mäkinen
XMM Newton

Tänään tulee kuluneeksi 15 vuotta siitä, kun XMM-Newton -röntgenteleskooppi laukaistiin avaruuteen. Tämä suuri röntgensäteiden aallonpituusalueella tähtitaivasta tutkiva avaruusteleskooppi on edelleen toiminnassa, ja muistuttaa osaltaan siitä, että aikanaan Suomikin oli merkittävä avaruuslaitteiden rakentaja.

Syy siihen, miksi tähtitieteilijät haluavat tutkia maailmankaikkeutta myös röntensäteiden aallonpituusalueella on se, että röntgensilmin maailma ympärillämme näyttää erilaiselta.Tähtien sijaan taivaalla loistaisivat aktiiviset galaksit, neutronitähdet, supernovajääneet ja muut eksoottiset kohteet.

Röntgenteleskoopit pitää viedä avaruuteen, koska (onneksi) ilmakehä suojaa meitä avaruudesta tulevalta säteilyltä. XMM on hyvin soikealla kiertoradalla (noin 10 00 x 110 000 km) Maan ympärillä, jotta se voisi olla pitkä aikaa kerrallaan kauempana maapallosta katsomassa kohteitaan.

XMM-Newtonin peiliNimi XMM tulee sanoista X-ray Multi-Mirror telescope, eli sen sydämenä on omalaatuinen hyvin suurienergisiä röntgensäteitä heijastava peili. Röntgenpeili on vähän kuin suppilo, joka koostuu peräkkäisistä hyperbolin ja paraabelin muotoisista osista, joiden ansiosta röngensäteet saadaan käännettyä polttopisteeseen. Näitä tötteröitä on useita sisäkkäin, jolloin saadaan aikaan kunnollinen kuva kohteesta lähestulkoon samaan tapaan kuin optisella peilillä. XMM:n tapauksessa 58:n sisäkkäisten, erittäin tarkasti oikean muotoisten peilien pinnoitus on tehty kullalla, joten teleskoopilla on aivan kirjaimellisesti kultainen sydän. Näitä on mukana kaikkiaan kolme – mistä nimi Multi-Mirror, eli monipeilinen – ja niiden yhteenlaskettu pinta-ala on 120 neliömetriä, eli enemmän kuin tenniskentän pinta-ala.

Havaintolaitteina on kolme CCD-kameraa ja kaksi spektrometriä, sekä lisäksi mukana XMM:ssa on 30 cm näkyvän valon kaukoputki, jonka avulla voidaan kuvata samanaikaisesti tarkkailtavaa kohdetta.

Lisänimen Newton se sai myöhemmin, koska teleskoopilla haluttiin kunnioittaa fysiikan suurmiestä Isaac Newtonia.

Tähän mennessä XMM-Newtonin avulla on tehty 3884 tieteellistä julkaisua ja se on tehnyt merkittäviä havaintoja niin aurinkokunnan kohteista kuin syvän taivaan ilmiöistä. Esimerkiksi vanhin koskaan havaittu supernova on löydetty XMM:lla ja sen avulla on voitu selvittää neutronitähden pintarakennetta.

Vaikka teleskooppia ei suunniteltu taivaan kartoittamiseen, keksivät XMM:n tiedetiimin jäsenet pitää teleskooppia käynnissä myös silloin, kun se siirtyy kohteesta toiseen. Näin se pyyhki ikään kuin ohimennen suuria osia taivaalta ja näistä tiedoista on koottu kattava taivaan röntgenkohteiden kartasto nimeltään 2XMM. Luettelossa on 247 000 röntgenlähdettä komeetoista aina kaukaisiin aktiivisiin galakseihin, joista on spektrejä ja kirkkauskäyriä.

Ja työ siis jatkuu edelleen: kymmeneksi vuodeksi toimimaan suunniteltu teleskooppi on edelleen täysissä voimissaan, ja sen annetaan toki jatkaa vielä työtään niin kauan kuin mahdollista.

Mustanpuhuva avaruusteleskooppi

XMM-Newton on periaatteessa pitkä töttörö, missä on patti molemmissa päissä ja isot aurinkopaneelit sivuillaan. Keskusputki on itse kaukoputhen putkiosa ja havaintolaitteet – joihin peilin kuva fokusoidaan – ovat "yläosassa" olevassa suuremmassa patissa. "Alaosan" patissa ovat puolestaan polttoainesäiliöt, tietoliikennelaitteet ja kaikki muut kotitalousvälineet, jotka pitävät teleskoopin oikealla radallaan ja toiminnassa. 

XMM on edelleen suurikokoisin ESAn tiedesatelliitti ja se täytti Ariane 5:n koko suuren kärkikartion. Pituutta teleskoopilla on kymmenen metriä korkea ja se on noin 4,5 metriä halkaisijaltaan. Sen massa oli laukaisun aikaan polttoaineineen noin neljä tonnia. Avaruuteen se laukaistiin siis 10. joulukuuta 1999; kyseessä oli Ariane 5:n neljäs lento.

Samoihin aikoihin XMM-Newtonin kanssa laukaistiin avaruuteen myös amerikkalainen Chandra, samankaltainen röngenteleskooppi. Myös Chandra on edelleen toiminnassa, ja itse asiassa se ennätti aikanaan toimintaan hieman ennen eurooppalaista kollegaansa. Teleskoopeilla on kuitenkin eroja: siinä missä Chandra on parempi kohteiden kuvaamisessa, on XMM parempi spektrihavainnoissa. Ne näyttävät mistä aineesta kohde on tehty, millaiset olosuhteet siellä on ja kuinka kohde liikkuu. Ne eivät ole aina yhtä kauniita, mutta usein paljon informatiivisempia.

Suomalaisilla oli varsin näyttävä osa teleskoopin tekemisessä, sillä suuren satelliitin koko suuri keskusputki on suomalaista tekoa. Sen valmisti silloinen Finavicomp, Patrian ammoinen tytäryritys, jonka toimipaikka oli Kuoreveden Hallissa. Kyseessä on edelleen suurin koskaan siviilisatelliittiin tehty hiilikuiturakenne.

Toinen olennainen suomalaisosa on elektroniikkayksikkö, koka pitää huolta teleskoopin peiliosaston lämpötilasta, eli sen vastuulla on satelliitin sydämen lämpötila. Sen valmisti Tampereella silloinen Finnyards, joka kuuluu nykyisin myös  Patriaan.

"Superkuu" avaruudesta

Su, 08/10/2014 - 15:35 Jari Mäkinen

Kenties paras kuva eilisestä ns. superkuusta saatiin avaruudesta: kosmonautti Oleg Artemiev otti otsikkokuvan Kuusta kansainväliseltä avaruusasemalta ja julkaisi sen mm. twitter-tilillään.

Kuu näytti jälleen 10. elokuuta normaalia suuremmalta, koska se oli lievästi soikean ratansa Maata lähimmässä osassa: se oli 356 896 kilometrin päässä Maasta. Kun täysikuu sattuu olemaan nyt lähes samaan, on kuutamo tavallista näyttävämpi. Tarkkaan ottaen täysikuu on noin 14% suurempi ja 30% kirkkaampi kuin silloin, kun täysikuu on Kuun ollessa ratansa kaukaisimmassa osassa. Silloin meidän kahden taivaankappaleen välillä on matkaa 405 500 km ja näkyy minikuu.

Superkuut toistuvat 14 kuukauden ja 18 päivän välein, mutta viime aikoina myös tilanteita, jolloin täysikuu on ollut Kuun ollessa melkein ratansa läheisimmässä osassa, on kutsuttu mediassa superkuiksi. Taivaanmekaaniikan kannalta lähiaikojen kaikkein "paras" superkuu on kuitenkin itsenäisyyspäivänä 38 vuoden päästä. Silloin, 6. joulukuuta 2052, on Kuu vain 356 452 kilometrin päässä Maasta – siis 444 km lähempänä kuin tänään.

Kuun näyttävyyteen vaikuttaa myös se, että Kuu on lähellä horisonttia. Silloin se näyttää suuremmalta kuin se onkaan, sillä silmämme ja aivomme suhteuttavat sen kokoa taivaanrannan muihin kohteisiin. Tästä psykologisesta ilmiöstä pääsee eroon muun muassa siten, että kääntää Kuulle selkänsä ja kumartuu katsomaan Kuuta jalkojen välistä: silloin suurimmalla osalla ihmisistä aivot menevät sekaisin ja näyttävät maiseman sellaisena kuin se näkyy oikeasti.

Tässä on jälleen hyvä syy olla toisinaan uskomatta silmiään...

Alla olevassa kuvassa on Kuun suurin ja pienin likimääräinen koko taivaalla, eli Kuu sellaisena kun sen näemme ratansa lähimmässä ja kaukaisimmassa kohdassa.

Jos superkuu kiinnostaa enemmän, kannattaa lukea Anne Liljeströmin blogiteksti Kuka kumman superkuu? Ursan nettisivuilta.