Radioastronomia ...

SEST-radioteleskooppi Chilessä Radiosäteilyksi kutsutaan sähkömagneettista säteilyä taajuusalueella, joka ulottuu pienimmistä taajuuksista satoihin gigahertzeihin saakka. Avaruudesta tulee säteilyä kaikilla radioalueen taajuuksilla, mutta vain tietyn taajuusalueen säteily pääsee ilmakehän läpi. Maanpinnalla radioteleskoopeilla voidaan havaita taajuuksia joistakin kymmenistä megahertzeistä pariin sataan gigahertziin asti.

SEST-radioteleskooppi La Sillassa, Chilessä
Kuva: mtt

Radioteleskoopin pääpeili, metallinen lautasantenni, kerää tietyltä suunnalta avaruudesta tulevan säteilyn ja heijastaa sen yläpuolellaan olevaan apupeiliin, joka kohdistaa säteilyn pääpeilin keskellä olevan aukon kautta vastaanottimeen. Vastaanottimessa säteily muutetaan sähköiseksi signaaliksi, vahvistetaan ja talletetaan tietokoneen muistiin.

Radioastronomiassa havaintoja voidaan tehdä ympäri vuorokauden, koska päivänvalo tai pilvisyys eivät haittaa mittauksia. Sateella havaintoja ei kuitenkaan tehdä, koska vesi vaimentaa radiosäteilyä liikaa. Alhaisilla taajuuksilla ilmakehä ei vaimenna häiritsevästi, mutta korkeita taajuuksia mitattaessa on ilmakehän vaikutus minimoitava. Nämä havainnot tehdäänkin korkeilla paikoilla sijaitsevista observatorioista.

... kvasaaritutkimuksessa ...

Koska kvasaarit ovat niin kaukaisia, ne näkyvät yksittäisellä teleskoopilla aina pistelähteenä, eikä yksityiskohtaista kuvaa voida muodostaa. Tarkkojen kuvien saamiseksi radio-observatoriot ympäri maailman yhdistävät voimansa ja mittaavat samaa kohdetta samanaikaisesti. Kaikkien teleskooppien datat kootaan yhteen ja analysoidaan tietokoneella. Näin saatu kuva on yhtä tarkka kuin olisi antennien etäisyyden läpimittaisen teleskoopin ottama kuva. Tämä pitkäkantainterferometriaksi, VLBI:ksi (Very Long Baseline Interferometry), kutsuttu tekniikka on kuitenkin niin työlästä ja monimutkaista, että havaintoja tehdään melko harvoin.
Yksittäisellä radioteleskoopilla voidaan seurata kvasaarien säteilyvuon muuttumista ajan mukana ja tämä tuottaakin merkittävän osan kvasaaritutkimuksessa käytettävästä datasta. Radiohavainnot kattavat vain pienen osan sähkömagneettisen säteilyn spektristä, eivätkä ne yksinään riitä selvittämään kvasaarien rakennetta ja säteilymekanismeja. Ne ovat kuitenkin erittäin oleellinen osa kvasaaritutkimusta, koska radioastronomiset mittaukset eivät keskeydy päivänvalon tai pilvisyyden vuoksi ja täten kvasaareiden säteilypurkauksia voidaan havaita alusta loppuun ilman katkoja. Erityisesti millimetri- ja alimillimetrialueilla radiopurkausten alkuvaiheiden seuranta on ratkaisevaa purkausmallien kehittämisessä. Nämä tiedot yhdistettynä muiden taajuusalueiden havaintoihin ovat olennainen osa kvasaarien salaisuuksien paljastamisessa.

... Metsähovissa

Metsähovissa kvasaareita havaitaan 22, 37 ja 87 GHz taajuuksilla. Tämän korkeampia taajuuksia ei Suomen oloissa voi mitata ja kvasaaritutkimusryhmän jäsenet käyvätkin tekemässä havaintoja 90 ja 230 GHz taajuuksilla Chilessä SEST-teleskoopilla, jossa voidaan myös havaita vähemmän tutkittuja eteläisen taivaan kohteita. Pääosin seurannan kohteena olevat kvasaarit sijaitsevat kuitenkin pohjoisella taivaalla.
Tarkoituksena on seurata kvasaarien vuonvaihteluita mahdollisimman yhtäjaksoisesti ja pitkäaikaisesti. Seurannan piiriin kuuluu n. 85 kvasaaria, jotka on valittu voimakkuutensa ja vahvojen purkausilmiöidensä ansiosta. Joukko sisältää otoksia erityyppisistä kvasaareista. Näiden havaitsemisen toivotaan tuovan valaistusta ajatukselle ns. yhtenäismallista, jonka mukaan erilaisten ilmiöiden takana ovat samanlaiset kvasaarit, joita vain tarkkaillaan eri suunnista. Lisäksi tiuhan monitoroinnin tulokset auttavat radiopurkausten mallittamisessa ja eri säteilymekanismien ymmärtämisessä.

Metsähovin tuottamat mittaustulokset ovat kallisarvoisia kansainvälistäkin kvasaaritutkimusta ajatellen, sillä Metsähovi on ainoa tutkimuslaitos maailmassa, jonka havaintoajasta suurin osa käytetään kvasaarien seuraamiseen suurilla radiotaajuuksilla. Havaintotuloksia käytetään usein maailmanlaajuisesti kvasaareissa tapahtuvien purkausten historian selvittämiseksi sekä alkavien purkausten ennustamiseksi, mikä auttaa kansainvälisten yhteismittauksien koordinointia.

Kansainvälisiin yhteismittauksiin Metsähovin tutkimusryhmä osallistuu usein. Niiden aikana havaitaan tyypillisesti yhtä tai muutamaa kohdetta lähes koko spektrin alueella. Nämä tulokset auttavat hahmottamaan kvasaareissa tapahtuvien purkausten käyttäytymistä eri taajuusalueilla ja sitä kautta niiden syntymekanismeja. Myös VLBI-havainnot kuuluvat Metsähovin päiväjärjestykseen pari kertaa vuodessa.

Havainnot kaukaisista kvasaareista vaativat kehittyneitä mittalaitteita ja -menetelmiä, joita vartavasten kehitetään Metsähovissa. Myös muut observatoriot ovat hankkineet Metsähovissa kehitettyä huipputekniikkaa.


takaisin Takaisin Kvasaaritutkimuksen kotisivulle