Kirkkonummen Komeetan esitelmäsarjassa oli tällä kertaa vuorossa dosentti Merja Tornikoski Teknillisen Korkeakoulun Metsähovin radiotutkimusasemalta. Hänen esitelmänsä aihe oli Antennit kohti avaruutta - kuinka tutkitaan kvasaarien kuisketta ja auringon jyminää. Esitelmää kuulemassa oli 24 henkeä. Esitelmä järjestettiin yhdessä Kirkkonummen Kansalaisopiston kanssa.

Esitelmässä kerrottiin, minkälaista tähtitieteen tutkimusta voidaan tehdä radioteleskoopeilla ja esiteltiin erityisesti Metsähovin radiotutkimusasemalla Kirkkonummella tehtävää tutkimusta. Lisäksi esitelmässä kurkistettiin radioastronomian lähitulevaisuuteen eli antenneihin Andien vuoristossa ja Maan kiertoradalla sekä niiden antamiin uusiin huimiin mahdollisuuksiin.

Klikkaa kuvaa!
Merja Tornikoski pitää esitelmää Kirkkonummella.

Sähkömagneettinen säteily

Esitelmöitsijä aloitti kertomalla, millaista sähkömagneettista säteilyä on ja miten se läpäisee Maan ilmakehän. Perinteisesti tähtitieteilijät ovat havainneet näkyvää valoa. Näkyvä valo läpäisee melko hyvin ilmakehän. Sehän näkyy esim. siitä, että Aurinko ja muut tähdet näkyvät hyvin. Vuonna 1932 havaittiin, että avaruudesta tulee myös radioaaltoja. Ne muodostavat radioikkunan. Myös osa infrapunasäteilystä läpäisee ilmakehän. Mutta gamma-, röntgen- ja ultraviolettisäteily ei pääse lainkaan ilmakehän läpi. Avaruudesta tulee kuitenkin kaikkia näitä säteilylajeja. Niitä joudutaan havaitsemaan ilmakehän ulkopuolelta, siis satelliiteista käsin.

Metsähovin radiotutkimusasema

Metsähovin radiotutkimusasema on Teknillisen korkeakoulun alainen erillislaitos. Se sijaitsee Kirkkonummella Kylmälän kylässä. Radiotutkimusaseman radioteleskoopin halkaisija on 13,7 metriä. Sen ympärillä on 20-metrinen suojakupu suojaamassa antennia sään vaikutuksilta ja Auringon lämpösäteilyltä. Vastaanottimen syöttötorvi ja korkeataajuusosa sijaitsevat lähellä antennin polttopistettä, josta signaali johdetaan eteenpäin ja lopuksi analogisesta digitaaliseksi muunnettu signaali luetaan tietokoneelle. Metsähovin radioteleskoopilla voidaan tehdä havaintoja jopa 3 mm aallonpituudella. Tärkeimmät havaintokohteet ovat Aurinko ja kvasaarit.

Klikkaa kuvaa!
Ilmakuva Metsähovin alueesta. Keskellä radioteleskooppi, oikealla Geodeettisen laitoksen havaintoasema ja takana metsässä Helsingin yliopiston kolme tähtitornia.

Useimmat tähtitaivaan kohteet säteilevät kaikilla sähkömagneettisen säteilyn alueilla, siis ei pelkästään näkyvää valoa. Radiohavainnot ovat tärkeä osa kokonaisuuden ymmärtämistä. Metsähovissa voidaan tehdä radiohavaintoja myös päivällä ja pilvisellä säällä. Ainoastaan vesi- ja lumisateella ei voi tehdä havaintoja.

Klikkaa kuvaa!
Metsähovin radioteleskoopin suojakupu vaihdettiin vuonna 1991. Huomaa miehet radioteleskoopin alaosan edessä.

Kvasaaritutkimus

Kvasaarit löydettiin vuonna 1963. Niillä on erittäin suuri punasiirtymä, mutta ne ovat silti tähtimäisiä (siis pistemäisiä) kohteita. Kvasaari merkitsee tähdenkaltaista radiolähdettä (englanniksi quasistellar radio source).

Nykyään tiedetään, että kvasaarit ovat galaksien ytimiä, jotka johonkin suuntaan säteilevät erittäin aktiivisesti. Oletetaan, että kvasaarit muodostuvat jättiläismäisistä mustista aukoista, joiden massa on 10 miljoonasta miljardiin auringon massaan. Tätä kiertää ns. kertymäkiekko sekä paksumpi molekyylitorus. Kvasaarin energianlähde on gravitaatioenergia, jota vapautuu kaasun kertyessä mustaan aukkoon.

Kvasaarien kirkkaus vaihtelee nopeasti, jopa muutamassa vuorokaudessa. Tämä merkitsee sitä, että säteilevä alue on kooltaan vain aurinkokunnan kokoluokkaa. Metsähovissa on mitattu kvasaarien radiokirkkauden vaihteluita jopa vuodesta 1980 lähtien. Nykyisin Metsähovissa seurataan jatkuvasti yli sadan kvasaarin säteilyä ja säteilyssä tapahtuvia purkauksia sekä tutkitaan muita, aiemmin vähemmin havaittuja kvasaariotoksia.

Aurinkotutkimus

Aurinko on ainoa tähti, jonka pintaa voimme tutkia. Auringon ymmärtäminen auttaa ymmärtämään muidenkin vastaavankaltaisten tähtien rakennetta.

Metsähovissa tehdään radioalueen karttoja Auringosta sekä seurataan radiopurkausten kehittymistä. Radioalueen aktiivisuus on usein samankaltaista auringonpilkkuaktiivisuuden kanssa.

Auringon purkauksilla on vaikutuksia myös Maassa, mm. revontulina, häiriöinä radioliikenteessä, sähkökatkoina ja satelliittien komponenttien vaurioitumisena.

Muu tutkimus

Helsingin yliopiston tutkijat ovat harjoittaneet Metsähovin laitteilla avaruuden molekyylisäteilyn tutkimusta jo pitkään. Molekyylisäteilyä tulee varsinkin oman Linnunratamme keskuksen lähialueilta, jossa syntyy jatkuvasti uusia tähtiä. Avaruudesta on löydetty yli sata erilaista molekyyliä, joiden joukossa on sellaisia aineita kuin vesihöyry, muurahaishappo, häkä ja metanoli.

VLBI- eli pitkäkantainterferometriasssa käytetään samanaikaisesti useita toisistaan etäällä sijaitsevia radioteleskooppeja saman kohteen mittaamiseen. Näin voidaan tehdä hyvin tarkkoja radiosäteilykarttoja kaukaisista kohteista. Radioastronomia on nykyisin erottelutarkkuudeltaan ylivoimainen. Esimerkiksi parhaat optiset mittaukset ovat kertaluokkia epätarkempia. Radioastronomiassa voidaan erottelutarkkuutta vieläkin parantaa käyttämällä mittauksiin lyhyempiä aallonpituuksia tai lisäämällä antennien välimatkaa, jopa viemällä antenneja avaruuteen. Metsähovi on ensimmäisten mukana hyödyntämässä näitä molempia mahdollisuuksia eli millimetri-VLBI:ssä ja satelliitti-VLBI:ssä.

Ongelmia

Radiotaajuudet ovat ehtyvä luonnonvara! Taajuuskaistan käyttö radioastronomiaan on ns. passiivista käyttöä, aktiivinen kayttö on häiriötä! Radiohäiriöitä aiheuttaa kaikenlainen radioliikenne, kuten GSM-puhelimet, radio- ja TV-lähetykset jne.

Ainoastaan alle prosentti pienitaajuuksisemmista alueista on varattu radioastronomian käyttöön ja muutama prosentti suuremmista taajuuksista.

Tulevaisuus

Radiohäiriöiden lisääntyessä ja vapaiden radiotaajuuksien vähentyessä radioastronomit kehittävät erilaisia suodatus- ja puhdistustekniikoita häiriösäteilyn vaikutusten vähentämiseksi. Lisäksi tärkeimpiä radioastronomisia taajuuksia pyritään rauhoittamaan vain tieteelliseen käyttöön. Samalla kuitenkin pyritään yhä enenevässä määrin rakentamaan radioteleskooppeja, jotka sijaitsevat joko Maassa mahdollisimman häiriöttömillä alueilla, kuten korkealla vuoristossa, tai peräti avaruudessa: Maan kiertoradalla olevia radioalueen satelliitteja on jo nyt toiminnassa ja uusia laukaistaan vielä tämän vuosikymmenen aikana.

Seppo Linnaluoto