Viemällä näköaistimme kauas esi-isiemme mielikuvituksen ulkopuolelle,
nämä ihmeelliset instrumentit, kaukoputket, avaavat tien yhä syvempään
ja täydellisempään luonnon ymmärtämiseen. - René Descartes, 1637
Vuosituhansia ihmiskunta katseli lumoavaa yötaivasta
ymmärtämättä, että Linnunradan tähdet olivat toisia aurinkoja
ja että universumi muodostuu miljardeista Linnunradan sisargalakseista
ja että me olemme pelkkä pilkku universumin
13,7 miljardia vuotta pitkässä tarinassa.
Paljain silmin meillä ei ollut mitään mahdollisuutta
löytää aurinkokuntia muiden tähtien ympäriltä, eikä selvittää
onko muualla universumissa elämää.
Tätä nykyä olemme paljastamassa monia
universumin mysteereistä. Elämme ehkä tähtitieteellisten keksintöjen
kannalta ainutlaatuista aikaa.
Olen tohtori J ja johdatan sinut kaukoputken saloihin -
sen hämmästyttävän laitteen, joka osoittautui ihmiskunnan
portiksi universumiin.
KATSE TAIVAALLE 400 vuotta kaukoputken historiaa
1. Uusi näkymä taivaalle
Neljä vuosisataa sitten, vuonna 1609, mies käveli ulos
kotinsa lähelle olevalle pellolle.
Hän suuntasi kotitekoisen kaukoputkensa Kuuhun, planeettoihin ja tähtiin.
Hänen nimensä oli Galileo Galilei.
Tähtitiede oli muuttunut lopullisesti.
Nyt, 400 vuotta sen jälkeen, kun Galilei suuntasi kaukoputkensa taivaalle
astronomit käyttävät karuilla vuorilla olevia suuria peilejä taivaiden tarkkailuun.
Radiokaukoputket keräävät ulkoavaruuden heikkoa kuiskintaa.
Tutkijat ovat jopa laukaisseet kaukoputkia avaruuteen
korkealle ilmakehän häiritsevän vaikutuksen yläpuolelle.
Ja näkymä on henkeäsalpaava!
Galilei ei kuitenkaan keksinyt kaukoputkea.
Keksijän kunnian saa Hans Lipperhey, hieman hämäräperäinen
hollantilais-saksalainen silmälasien tekijä.
Mutta Hans Lipperhey ei käyttänyt kaukoputkeaan tähtien katseluun.
Hän arveli, että hänen uusi keksintönsä hyödyntäisi pääasiassa
merenkulkijoita ja sotilaita.
Lipperhey oli Middelburgista, joka oli tuolloin suuri kauppakaupunki
kasvavassa Hollannin tasavallassa.
Vuonna 1608 Lipperhey huomasi, että kuperan ja koveran linssin läpi näkyvä
kaukainen kohde suureni, jos
linssit olivat juuri oikealla etäisyydellä tosistaan.
Kaukoputki oli syntynyt!
Syyskuussa 1608, Lipperhey esitteli uutta keksintöään
Hollanin prinssi Mauritsille.
Hän ei olisi voinut valita suotuisampaa hetkeä, sillä
Hollanti oli silloin sekautunut
80-vuotiseen sotaan Espanjaa vastaan.
Uusi vakoilulasi suurensi kohteita ja paljastaisi
vihollisen laivat ja joukot, jotka olivat liian kaukana näkyäkseen
paljain silmin.
Todella hyödyllinen keksintö!
Mutta Hollannin hallitus ei koskaan myöntänyt Lipperheylle kaukoputken patenttia.
Syy oli se, että muutkin väittivät keksineensä kaukoputken
erityisesti Lipperheyn kilpailija Sacharias Janssen.
Kiista ei koskaan ratkennut.
Vielä tänä päivänäkin kaukoputken todellinen alkuperä on hämärän peitossa.
Italialainen tähtitieteilijä Galileo Galilei, modernin fysiikan isä
kuuli kaukoputkesta ja päätti rakentaa sellaisen itselleen.
Kymmenisen kuukautta sitten korviini kantautui tieto, että eräs
Fleming on rakentanut vakoilulasin, jolla näköpiirissä olevat
joskin erittäin kaukana havaitsijan silmistä olevat kohteet erottuivat
yhtä hyvin kuin läheltä katsottaessa.
Galileo oli aikansa suurin tutkija.
Hän oli myös puolalaisen astronomin Nikolaus Kopernikuksen uuden
maailmankuvan vankka kannattaja. Koprenikus ehdotti, että
Maa kiertää Aurinkoa, eikä päinvastoin.
Sen perusteella, mitä Galilei oli kuullut hollantilaisesta kaukoputkesta, hän
rakensi omia laitteita.
Ne olivat laadultaan paljon esikuviaan parempia.
Lopulta, rahaa ja vaivaa säästämättä, onnistuin
rakentamaan itselleni niin erinomaisen laitteen, että
sillä tarkastellut kohteet näyttivät lähes tuhat
kertaa suuremmilta kuin luonnollista näkökykyämme käyttäen.
Hänen oli aika suunnata kaukoputkensa taivaalle.
Olen päätynyt siihen lopputulokseen, että Kuun pinta
ei ole sileä, tasainen, eikä täsmällisen pallomainen
kuten useat filosofit uskovat sen olevan
vaan epätasainen, karkea ja täynnä onkaloja ja kohoamia.
Se ei juuri eroa Maan pinnasta.
Kraatterien, vuoristojen ja laaksojen maisema.
Tutun kaltainen maailma!
Mutamaa viikkoa myöhemmin, tammikuussa 1610, Galilei katsoi Jupiteria.
Hän näki lähellä planeettaa neljä valopistettä, joiden paikka
Jupiterin kyljessä muuttui yöstä yöhön.
Niiden liike oli kuin planeettaa kiertävien satelliittien hidas baletti.
Nämä neljä valopistettä tunnetaan nykyään
Jupiterin galileilaisina kuina.
Mitä muuta Galilei löysi?
Venuksen vaiheet!
Aivan kuten Kuu, Venus pienenee ja kasvaa sirpistä
täydeksi yhä uudelleen.
Saturnuksen kummallakin puolella olevat oudot lisukkeet.
Auringon pinnan tummat pilkut.
Ja tietysti, tähtiä.
Tuhansittain, ehkä jopa miljoonittain.
Jokainen niistä liian himmeä paljain silmin nähtäväksi.
Oli kuin ihmiskunta olisi yhtäkkiä pääsyt eroon silmiä peittävästä siteestä.
Kokonainen universumi odotti löytäjäänsä.
Uutiset kaukoputkesta levisivät Euroopan halki kulovalkean lailla.
Prahassa, keisari Rudolphi II:n hovissa Johannes Kepler
paransi kaukoputken rakennetta.
Antwerpenissa hollantilainen kartoittaja Michael van Langren teki
ensimmäiset luotettavat kartat Kuusta. Hän uskoi niissä näkyvän
mantereita ja valtameriä.
Johannes Hevelius, varakas puolalainen oluenpanija, rakensi valtavan
kaukoputken observatorioonsa Danzigiin.
Observatorio oli niin suuri, että se kattoi kolmen rakennuksen katon!
Mutta aikansa parhaat kaukoputket teki todennäköisesti
Christiaan Huygens Hollannissa.
1655 Huygens löysi Titanin, Saturnuksen suurimman kuun.
Muutamaa vuotta myöhemmin hänen havaintonsa paljastivat Saturnuksen rengasjärjestelmän,
jota Galilei ei ollut koskaan ymmärtänyt.
Huygens näki myös tummia ja kirkkaita alueita
Marsin napa-alueilla.
Voisiko tässä kaukaisessa, oudossa maailmassa olla elämää?
Kysymys askarruttaa tähtitieteilijöitä vielä nykyäänkin.
Kaikki varhaisimmat kaukoputket olivat refraktoreita, joissa
linssit keräävät ja fokusoivat tähtien valoa.
Myöhemmin linssit korvattiin peileillä.
Tämän peilikaukoputken suunnitteli alunpitäen Niccolò Zucchi
myöhemmin Isaac Newton paransi sitä.
1700-luvun lopulla maailman suurimmat peilit
valoi William Herschel, urkuri, josta tuli tähtitieteilijä.
Herschel työskenteli sisarensa Carolinen kanssa.
Bathissa, Englannissa sijaitsevassa talossaan Herschelit kaatoivat punahehkuista
sulaa metallia muotteihin. Kun metalliset aihiot olivat jäähtyneet
he kiillottivat niiden pinnat niin, että tähtien valo heijastuisi niistä.
Herschel rakensi elämänsä aikana yli 400 kaukoputkea.
Suurin niistä oli niin valtava, että sen köysistön käyttämiseen tarvittiin
neljä palvelijaa. Köysien ja rattaiden avulla kaukoputki
saatiin seuraamaan tähtien liikettä yötaivaalla.
Liike johtuu tietysti Maan pyörimisestä akselinsa ympäri.
Herschel oli kuin kartoittaja. Hän havaitsi taivasta ja
luetteloi satoja uusia sumuja ja kaksoistähtiä.
Hän päätteli myös, että Linnunradan on oltava litteä kiekko.
Hän jopa mittasi aurinkokunnan etenemisen tässä kiekossa
havaitsemalla tähtien ja planeettojen suhteellisia liikkeitä.
Maaliksuun 13 päivänä 1781 hän löysi uuden planeetan - Uranuksen.
Kului 200 vuotta ennen kuin Nasan Voyager 2-luotain
välitti astronomeille ensimmäiset lähikuvat tästä etäisestä maailmasta.
Rossen kolmas jaarli William Parsons rakensi Irlannin vehmaalle ja
hedelmälliselle maaseudulle 1900-luvun suurimman kaukoputken.
Kaukoputki valtavine 1,8-metrisine metallipeileineen
tunnettiin myöhemmin "Parsonstownin jättiläisenä".
Harvoina kirkkaina kuuttomina öinä jaarli katsoi okulaariin
ja seilasi halki universumin.
Orion sumuun – jonka nyt tiedetään olevan tähtien lastentarha.
Mystiseen Rapusumuun, joka on supernovaräjähdyksen jäännös.
Entä Pyörregalaksi?
Lordi Rosse oli ensimmäinen, joka näki sen majesteettisen spiraalirakenteen.
Oman galaksimme kaltainen galaksi monimutkaisine tummine pilvineen ja hohtavine kaasuineen, joka
muodostuu miljardeista tähdistä ja kuka tietää -
ehkä myös Maan kaltaisista planeetoista.
Kaukoputkesta oli tullut alus, jolla voimme tutkia universumia.
2. Koko ratkaisee
Yöllä silmäsi tottuvat pimeyteen.
Pupillisi laajenevat ja päästävät tavallista enemmän valoa silmiisi.
Siksi näet entistä himmeämpiä kohteita ja tähtiä.
Nyt kuvitellaan, että pupillisi ovat läpimitaltaan metrin.
Näyttäisit hieman oudolta, mutta näköaistisi olisi yliluonnollinen!
Kaukoputki mahdolistaa tämän.
Kaukoputki on kuin suppilo.
Sen päälinssi tai –peili kerää tähden säteilyä ja ohjaa valon silmiisi.
Mitä suurempi linssi tai peili, sitä himmeämpiä kohteita näet.
Koko todella ratkaisee.
Kuinka suureksi kaukoputken sitten voi tehdä?
Jos kyse on linssikaukoputkesta, ei kovinkaan suureksi.
Tähden valon täytyy lävistää päälinssi.
Siksi sitä voidaan tukea vain reunoilta.
Suuri linssi on raskas, ja liian suuren linssin oma paino muuttaa sen muotoa.
Mikä aiheuttaa kuvaan vääristymiä.
Historian suurin linssikaukoputki valmistui 1897 Yerkesin observatorioon, joka on lähellä Chicagoa.
Sen päälinssi on läpimitaltaan hieman yli metrin.
Sen putki oli kuitenkin 18 metriä pitkä.
Yerkesin kaukoputken valmistuminen tiesi linssikaukoputkien tien päätä.
Haluatko silti suurempia kaukoputkia?
Muista peilit.
Peilikaukoputkissa tähden valo ei läpäise peiliä, vaan heijastuu siitä.
Peiliä voidaan siis tukea myös takaa. Siksi peili voi olla paljon linssiä ohuempi.
Tästä johtuu, että peileistä voidaan tehdä paljon suurempia kuin linsseistä.
Suuret peilit ilmestyivät eteläiseen Kaliforniaan noin sata vuotta sitten.
Silloin Mount Wilson oli etäinen huippu San Gabriel –vuoriston erämaassa.
Taivas oli selkeä ja yöt olivat pimeitä.
George Ellery Hale rakensi Mount Wilsonille ensimmäiseksi 1,5-metrisen kaukoputken.
Se oli pienempi kuin lordi Rossen Jättiläinen aikoinaan, mutta sen laatu oli paljon parempi.
Se oli myös paljon paremmalla havaintopaikalla.
Hale ylipuhui paikallisen liikemiehen John Hookerin 2,5-metrisen kaukoputken rahoittajaksi.
Tonneittain lasia ja terästä kuljetettiin Mount Wilsonille.
Hooker-kaukoputki valmistui 1917.
Se pysyi maailman suurimpana kaukoputkena 30 vuotta.
Kuin kosminen tykki se oli valmis hyökkäämään universumiin.
Ja niin se teki.
Uuden kaukoputken rinnalla
kehittyi uusi tapa, jolla sen tarjoamaa näkymää katsottiin.
Astronomit eivät enää tähyilleet jättiläisen okulaarin läpi.
Sen sijaan valoa kerättiin tuntikaupalla valokuvauslevyille.
Kukaan ei ollut aikaisemmin tunkeutunut niin syvälle kosmokseen.
Spiraalisumujen huomattiin koostuvan yksittäisten tähtien paljoudesta.
Voisivatko ne olla tähtijärjestelmiä, kuten Linnunratamme?
Edwin Hubble löysi Andromedan sumusta tietyn tyyppisen tähden.
Sen kirkkaus muuttuu säännönmukaisesti.
Hubble pystyi päättelemään havainnoistaan Andromedan etäisyyden:
lähes miljoona valovuotta.
Spiraalisumut, kuten Andromeda, olivat selvästi yksittäisiä galakseja.
Tämä ei kuitenkaan ollut ainoa uskomaton keksintö.
uurimman osan galakseista huomattiin liikkuvan poispäin Linnunradasta.
Mount Wilsonilla Hubble havaitsi, että lähellä olevat galaksit etääntyvät pienillä nopeuksilla
ja kaukaisemmat liikkuvat meistä poispäin niitä paljon nopeampaan tahtiin.
Mitä tämä tarkoitti?
Universumi laajenee.
Astronomit olivat tehneet Hooker-kaukoputkella 1900-luvun tärkeimmän tähtitieteellisen oivalluksen.
Olemme tunkeutuneet universumin historiaan, kiitos kuuluu kaukoputkelle.
Universumi syntyi hieman alle 14 miljardia vuotta sitten
suuressa räjähdyksessä, jossa muodostuivat aika ja avaruus sekä aine ja energia.
Tapahtumaa kutsutaan alkuräjähdykseksi.
Pikkuriikkiset kvanttivaihtelut kasvoivat alkukeitoksessa tiheiksi kokkareiksi.
Niistä tiivistyivät galaksit.
Galaksien koot ja muodot vaihtelevat hämmästyttävästi.
Tähtien ytimien fuusioreaktiot tuottivat uusia atomeja.
Hiiltä, happea, rautaa, kultaa.
Supernovaräjähdykset syytivät nämä raskaat aineet takaisin avaruuteen.
Raaka-ainetta uusille tähdille.
Ja uusille planeetoille!
Eräänä päivänä, jossakin, jotenkin, yksinkertaisista orgaanisista molekyyleistä kehittyi elämä.
Elämä on jatkuvasti kehittyvän universumin ihme.
Olemme tähtipölyä.
Se on suurenmoinen visio ja syvälle luotaava näkemys.
Sekin on kaukoputkilla tehtyjen havaintojen ansiota.
Kuvittele: ilman kaukoputkea tuntisimme vain kuusi planeettaa
yhden kuun ja joitakin tuhansia tähtiä.
Tähtitiede olisi yhä lapsenkengissä.
Universumin ääret ovat houkutelleet seikkailijoita kuin kätketyt aarteet
ikimuistoisista ajoista asti.
Prinssit sekä politiikan ja liike-elämän mahtimiehet ovat yhdessä tieteen miesten kanssa
tunteneet kartoittamattomien avaruuden merien houkutuksen. Heidän ponnistelunsa kaukoputkilla
ovat nopeasti kasvattaneet aluetta, jolle tutkimusretket suuntautuvat.
George Ellery Halella oli vielä yksi unelma:
rakentaa kaksi kertaa suurempi kaukoputki kuin edellinen kokoennätyksen haltija.
Saanko esitellä 1900-luvun tähtitieteen grand old ladyn.
Palomarin vuoren viisimetrinen Hale-kaukoputki.
Siinä on yli viisisataa tommia liikkuvia osia. Silti se on täysin tasapainossa
ja liikkuu viehkeästi kuin ballerina.
Sen 40-tonninen peili paljastaa 40 miljoonaa kertaa himmeämpiä tähtiä kuin paljain silmin näkyy.
Hale-kaukoputki, joka valmistui 1948 tarjosi ylivoimaisen näkymän planeetoille
tähtijoukkoihin, sumuihin ja galakseihin.
Jättiläismäinen Jupiter monine kuineen.
Hämmästyttävä Liekkisumu.
Orionin sumun hienot kaasukiehkurat.
Voisimmeko rakentaa vieläkin suurempia kaukoputkia?
Neuvostoliittolaiset yrittivät 1970-luvun lopulla.
He rakensivat korkealle Kaukasusvuoristoon Bolshoi Teleskop Azimutalnyi –nimisen kaukoputken
sen pääpeili on läpimitaltaan peräti kuusi metriä.
Se ei kuitenkaan koskaan täyttänyt tutkijoiden odotuksia.
Se oli yksinkertaisesti liian suuri, liian kallis ja liian vaikea hanke.
Luovuttivatko kaukoputkien rakentajat siis tässä vaiheessa?
Oliko heidän haudattava unelmansa suuremmista havaintolaitteista?
Oliko kaukoputken historia saanut ennenaikaisen lopun?
Ei tietenkään.
Tätä nykyä tutkijoilla on toimivia 10-metrisiä kaukoputkia.
Ja sitäkin suurempia on piirustuspöydillä..
Miten eteenpäin päästiin?
Ratkaisu oli uusi teknologia.
3. Teknologia siivittää
Modernit autot eivät muistuta Fordin T-mallia.
Myös nykyiset kaukoputket eroavat ratkaisevasti klassisista edeltäjistään
kuten 5-metrisestä Hale-kaukoputkesta.
Ensiksikin niiden jalusta on huomattavan kevyt.
Ennen vanhaan pystytys oli ekvatoriaalinen, jolloin yksi akseli
osoittaa aina samaan suuntaan kuin Maan pyörimisakseli.
Taivaan liikkeen seuraamiseksi kaukoputki yksinkertaisesti
kiertyy tämän akselin ympäri samalla nopeudella kuin Maa pyörii.
Helppo, mutta tilaa vievä ratkaisu.
Nykyiset altatsimutaaliset pystytykset ovat kevytrakenteisia.
Näin pystytetty kaukoputki muistuttaa taivaalle suunnattua tykkiä.
Havaitsija yksinkertaisesti valitsee suunnan ja korkeuden. Asia on sillä selvä.
Ongelmana on taivaan liikkeen seuraaminen.
Kaukoputken on pyörittävä molempien akseleiden ympäri, vieläpä vaihtelevalla nopeudella.
Tämä tuli mahdolliseksi vasta, kun kaukoputkista tuli tietokoneohjattuja.
Pieni jalusta on halvempi rakentaa kuin suuri.
Lisäksi se sopii pieneen kupoliin, mikä laskee rakennuskustannuksia edelleen
ja parantaa samalla kuvien laatua.
Otetaan esimerkiksi Havaijilla sijaitsevat Keck-kaukoputket.
Vaikka niiden 10-metriset peilit ovat läpimitaltaan kaksi kertaa suurempia
kuin Hale-kaukoputken peili, ne mahtuvat pienempään tähtitorniin kuin
Palomarin vuorella sijaitseva Hale.
Myös kaukoputkien peilit ovat kehittyneet.
Ne tapasivat olla paksuja ja raskaita.
Nyt ne ovat ohuita ja kevyitä.
Peiliaihiot, joiden halkaisija voi olla useita metrejä, valetaan valtavissa, pyörivissä uuneissa.
Silti ne ovat alle 20 senttimetriä paksuja.
Monimutkaiset tukirakenteet estävät ohuiden peilien
omaa painoa hajottamasta niitä.
Myös tietokoneohjatut männät ja moottorit auttavat pitämään peilin
muodon täydellisenä.
Järjetelmää nimitetään aktiiviseksi optiikaksi.
Tarkoitus on kompensoida ja korjata pääpeilin pienetkin muodon vaihtelut,
jotka johtuvat vetovoimasta, tuulesta, tai lämpötilan muutoksista.
Ohut peili myös painaa vähemmän kuin paksu.
Siksi koko tukijärjestelmä pystytyksineen
voi olla sutjakka ja kevyt.
Ja entistä halvempi!
1980-luvun lopulla eurooppalaiset tähtitieteilijät rakensivat
Uuden teknologian kaukoputken (New Technology Telescope).
Sitä käytettiin koekaniinina monen uuden tekniikan testaamiseen
Jopa sen suoja eroaa kokonaan perinteisten kaukoputkien tähtitorneista.
Uuden teknologian kaukoputki oli suuri menetys.
Oli aika rikkoa kuuden metrin raja.
Mauna Kean observatorio sijaitsee Tyynen meren korkeimmalla kohdalla
4200 metriä meren pinnan yläpuolella.
Turistit nauttivat Havaijin rannoilla auringosta ja meren aalloista.
Korkealla heidän yläpuolellaan jäätävissä oloissa, vuoristotauti seuranaan
tähtitieteilijät yrittävät ratkaista universumin arvoituksia.
Kaksi Keck-teleskooppia ovat maailman suurimpia kaukoputkia.
Niiden peilien läpimitta on 10-metriä ja peilit ovat silti vohvelin paksuisia.
Kylpyhuonen lattian lailla laatoitetut peilit koostuvat 36 kuusikulmaisista segmentistä,
joiden muoto hallitaan nanometrin tarkkuudella.
Putket ovat taivaan havainnointiin omistautuneita jättiläisiä.
Tieteen katedraaleja.
Yö laskeutuu Mauna Kealle.
Keck-kaukoputket aloittavat kaukaa kosmoksen ääristä tulleiden fotonien keräämisen.
Kun niiden peilit toimivat parina, niistä muodostuu suurempi virtuaaliputki
kuin kaikki aikaisemmat kaukoputket yhteensä.
Mitä tänään havaitaan?
Kaksi toisiinsa miljoonien valovuosien päässä törmäävää galaksia?
Kuoleva tähti, jonka viimeinen hengenveto muodostaa planetaarisen sumun?
Vai aurinkokunnan ulkopuolella oleva planeetta, jolla saattaa olla elämää?
Chilessä, Atacaman autiomaassa – maapallon kuivimmalla paikalla - on Cerro Paranal.
Siellä on suurin koskaan rakennettu tähtitieteellinen havaintolaite:
Eurooppalainen VLT (Very Large Telescope).
VLT koostuu neljästä kaukoputkesta.
Jokaisen peili on 8,2-metrinen.
Antu.
Kueyen.
Melipal.
Yepun.
Mapuche-intiaanien nimet Auringolle, Kuulle, Etelän ristille ja Venukselle.
Valtavat peilit valettiin Saksassa, hiottiin Ranskassa ja kuljetettiin Chileen laivalla.
Lopulta ne kuljetettiin hitaasti erämaan halki.
Auringonlaskun aikaan kaukoputkien suojat avautuvat.
Tähtien valo sataa VLT:n peileille.
Uusia löytöjä tehdään.
Lasersäde halkoo yötaivasta.
Se projisoi keinotähden ilmakehään
90 kilometrin korkeuteen.
Aaltorintamasensorit mittaavat, kuinka ilmakehän pyörteisyys
vääristää tähden kuvaa.
Seuraavaksi nopeat tietokoneet kertovat joustavalle peilille, miten
sen tulisi muuttaa muotoaan vääristymän korjaamiseksi.
Käytännössä korjaus lopettaa tähtien tuikkimisen.
Järjestelmää nimitetään adaptiiviseksi optiikaksi, joka on nykytähtitieteen
voittamaton taikatemppu.
Ilman sitä näkymämme universumiin olisi ilmakehän sotkema.
Sen ansiosta kuvamme ovat veitsenteräviä.
Toinen optinen trikki tunnetaan interferometriana.
Siinä käytetään kahta erillistä kaukoputkea, ja tuodaan
niiden keräämä valo yhteen paikkaan, mutta säilytetään valoaaltojen
suhteellinen vaihe-ero.
Jos tämä tehdään tarpeeksi tarkasti, kahdesta kaukoputkesta
tulee osa jättiläismäistä peiliä, jonka
läpimitta on yhtä suuri kuin kaukoputkien välimatka.
Käytännössä interferometria antaa kaukoputkellesi kotkan näkökyvyn.
Sen ansiosta pienilläkin kaukoputkilla voi erottaa yksityiskohtia,
jotka muutoin näkyisivät vain paljon niitä suurimmilla putkilla.
Mauna Kean Keck-kaukoputket muodostavat säännöllisesti tiimin
interferometrina.
VLT:n tapauksessa kaikki neljä kaukoputkea työskentelevät yhdessä.
Lisäksi joukkoon saattaa liittyä useita
pieniä apukaukoputkia, jotka terävöittävät systeemin näköä entisestään.
Suuria kaukoputkia on on ympäri maailmaa.
Subaru ja Gemini pohjoinen sijaitsevat Mauna Kealla.
Gemini eteläinen ja Magellan-kaukoputki ovat Chilessä.
LBT-kaukoputki (Large Binocular Telescope) on Arizonassa.
Ne on rakennettu parhaille mahdollisille paikoille.
Korkealle ja kuivaan; selkeälle ja pimeälle seudulle.
Niiden silmät ovat uima-altaan kokoiset.
Kaikkiin on asennettu adaptiivinen optiikka ilmakehän häiriövaikutusten
kompensoimiseksi.
Joissakin tapauksissa niiden erotuskyky vastaa virtuaalijättiläistä.
Kiitos interferometrian.
Tällaisia näkymiä ne ovat paljastaneet meille.
Planeettoja.
Sumuja.
Tähtien kiekkojen koot – ja joidenkin litistyneet muodot.
Kylmä planeetta, joka kiertää ruskeaa kääpiötä.
Jättiläistähdet, jotka kiertävät Linnunradan keskustan ympäri
supermassiivisen mustan aukon vetovoiman kaitsemina.
Olemme edistyneet melkoisesti Galilein päivistä.
4. Hopeasta piihin
400 vuotta sitten Galileo Galilein oli piirrettävä kaukoputken
näkymät, jotka hän halusi muiden tietoon.
Kuun rokonarpiset kasvot.
Jupiterin satelliittien tanssi.
Auringonpilkut.
Tai Orionin tähdet.
Hän kokoaa piirroksistaan kirjasen
Viestejä tähdistä.
Vain siten hän pystyi jakamaan löytönsä
muiden kanssa.
Yli kaksi vuosisataa, astronomien oli oltava myös taiteilijoita.
Katsomalla okulaariin, he tekivät yksityiskohtaisia
piirroksia näkemästään.
Kuun karu maisema.
Myrsky Jupiterin kaasukehässä.
Kaukaisen sumun hienostunut kaasuharso.
Joskus he tulkitsivat näkemäänsä liian hätäisesti.
Marsin pinnan tummien viivojen oletettiin olevan kanavia,
jotka viittasivat punaisella planeetalla elävään sivilisaatioon.
Nyt tiedämme, että kanavat olivat optisia harhoja.
Tähtitieteilijät tarvitsivat objektiivisen tavan, jolla tallentaa
kaukoputkien keräämä valo niin, ettei informaatio suodattunut ensin
havaitsijan aivojen ja hänen kynänsä kautta.
Valokuvaus pelasti tilanteen.
Ensimmäinen valokuva Kuusta.
Henry Draper otti sen 1840.
Valokuvaus oli vain 15-vuotias, kun astronomit
olivat jo oivaltaneet sen vallankumoukselliset mahdollisuudet.
Miten valokuvaus siis toimii?
Valokuvauslevyissä on herkkä emulsio, joka sisältää
pieniä hopeahaloidirakeita.
Kun niihin osuu valo, ne muuttuvat tummiksi.
Kuva oli negatiivi taivaasta, jossa
tummat tähdet erottuvat vaalealla taustalla.
Suuri etu oli se, että valokuvauslevyä voitiin
valottaa tuntikausia.
Jos katselet yötaivasta okulaarin läpi paljain silmin,
et näe enää silmiesi sopeutumisen jälkeen lisää tähtiä,
vaikka katsoisit kuinka kauan.
Valokuvauslevyllä temppu onnistuu.
Voit kerätä sille valoa tunteja ja informaatio kasvaa.
Mitä pidempi valotusaika, sitä enemmän tähtiä erottuu.
Enemmän.
Ja Enemmän.
Ja vielä muutama. ???
1950-luvulla Palomarin observatorion Schmidt-kaukoputkella
valokuvattiin koko pohjoinen taivas.
Lähes 2000 valokuvauslevyä, joista jokaista valotettiin melkein tunti.
Löytöjen aarrearkku.
Valokuvaus teki havaitsevasta tähtitieteestä kunnon tieteen.
Objektiivisen, toistettaviin havaintoihin perustuvan.
Mutta hopea oli hidasta.
Sen käyttö vaati kärsivällisyyttä.
Digitaalinen vallankumous muutti kaiken.
Pii korvasi hopean.
Pikselit korvasivat rakeet.
Ei edes taskukameroissa käytetä enää filmiä.
Sen sijaan kuvat tallentuvat valoherkkiin siruihin:
kyse on CCD-kamerasta (charge coupled device).
Ammattilaisten CCD:t ovat erittäin tehokkaita.
Jäähdyttämällä ne nestemäisellä typellä
alle jäätymispisteen niistä saadaan vielä herkempiä.
Lähes jokainen fotoni rekisteröityy.
Siksi valotusajat ovat lyhkäisiä.
Sen mitä Palomarin observatorion taivaan kartoittajat saivat aikaan tunnissa
voidaan tehdä CCD:llä muutamassa minuutissa.
Käyttämällä pienempää kaukoputkea.
Piivallankumous ei toki ole ohi.
Astronomit ovat rakentaneet valtavia CCD-kameroita, joissa
on satoja miljoonia pikseleitä.
Ja lisää on tulossa.
Digitaalisten kuvien suuri etu on todella se, että ne ovat digitaalisia.
Niitä voidaan käsitellä sellaisenaan tietokoneilla.
Astronomit käyttävät havaintojen prosessointiin erityisiä
tietokoneohjelmistoja.
Muun muassa kontrastin korostaminen, paljastaa sumuista ja galakseista
mitä himmeimpiä piirteitä.
Värikoodaus korostaa ja tuo esiin rakenteita, joita
olisi muutoin vaikea nähdä.
Lisäksi yhdistämällä useita erivärisiä suodattamia
käyttäen otettuja kuvia voidaan
tehdä henkeäsalpaavia yhdistelmiä, jotka hämärtävät tieteen
ja taiteen rajan.
Sinäkin voit hyötyä digitaalisesta tähtitieteestä.
Koskaan ei ole ollut yhtä helppoa löytää ja nauttia hämmästyttävistä
kosmoskuvista.
Universumin kuvat ovat joka hetki vain hiiren näpäytyksen päässä!
Robottikaukoputket, joihin on asennettu herkkiä elektronisia ilmaisimia
vahtivat taivaita tälläkin hetkellä.
Uudessa Meksikossa sijaitseva Sloan-kaukoputki on kuvannut
ja luetteloinut satoja miljoonia taivaankappaleita,
mitannut miljoonan galaksin etäisyydet ja löytänyt
satoja tuhansia uusia kvasaareja.
Mutta yksi kartoitus ei riitä.
Universumi muuttuu jatkuvasti.
Jäiset komeetat tulevat ja menevät, jättäen jälkeensä
pölyvanan.
Asteroidit kiitävät ohi.
Kaukaiset planeetat kiertävät tähtiään peittäen
välillä osan tähden valosta.
Supernovat räjähtävät. Samaan aikaan muualla syntyy uusia tähtiä.
Pulsarit välähtelevät, gammapurkaukset räiskyvät mustiin aukkoihin kiertyy ainetta.
Pysyäkseen luonnon suuren näytelmän jäljillä tähtitieteilijät
haluavat monitoroida taivaan kerran vuodessa.
Tai kerran kuukaudessa.
Tai kahdesti viikossa.
Tämä on LSST-kaukoputken kunnianhimoinen päämäärä.
Jos se valmistuu 2015, sen kolmen gigapikselin kamera avaa
webkameranäkymän universumiin.
Tämä peilikaukoputki ylittää kaikki tähtitietilijöiden unelmat,
sillä se kuvaa lähes koko taivaan kerran kolmessa yössä.
5. Näkymätön näkyväksi
Kun kuuntelet suosikkimusiikkiasi korvasi
erottavat laajan taajuusalueen syvimmästä
bassoon jylinästä korkeimpiin värähtelyihin.
Kuvittele, jos kuulisit vain erittäin rajatun
taajuusalueen.
Menettäisit suurimman osan nautinnosta!
Tähtitieteilijät ovat periaatteessa juuri sellaisessa tilanteessa.
Silmämme erottavat vain hyvin pienen osan
säteilyn taajuuksista: näkyvän valon.
Olemme täysin sokeita muunlaiselle
sähkömagneettiselle säteilylle.
Universumissa on kuitenkin useita kohteita, joiden säteily kuuluu
muihin sähkömagneettisen spektrin osiin.
Esimerkiksi 1930-luvulla huomattiin sattamalta, että
avaruuden syvyyksistä tulee radioaaltoja.
Osalla aalloista on sama taajuus kuin
suosikkiradiokanavallasi, mutta ne ovat heikompia, eivätkä ne sisällä
mitään kuunneltavaa.
Radio Universumin kuunteleminen edellyttää jonkinlaista
vastaanotinta: radiokaukoputkea.
Erittäin pitkiä radioaaltoja lukuunottamatta, radiosäteilyä havaitaan lautasantennein.
Se muistuttaa suuresti optisen kaukoputken pääpeiliä.
Koska radioaallot ovat paljon pidempiä kuin näkyvän valon aallot
antennin pinnan ei tarvitse olla läheskään yhtä tasaisen
kuin peilin pinnan.
Siksi suuria radiokaukoputkia on paljon helpompi
rakentaa kuin suuria optisia kaukoputkia.
Myös radioaalloilla toimiva interferometri on paljon helpompi rakentaa kuin vastaava optinen laite.
Interferometria auttaa erottamaan pieniä yksityiskohtia
yhdistämällä kahden erillisen kaukoputken havainnot.
Näin kaukoputket muodostavat ikään kuin yhden valtavan antennin.
Esimerkiksi Uudessa Meksikossa sijaitseva VLT koostuu
27 erillisistä antennista, joista jokainen on 25-metrinen.
Jokaista antennia voidaan siirtää yksitellen.
Laajimmassa asetelmassa yksikköjen muodostaman virtuaaliantennin
läpimitta on 36 kilometriä.
Miltä radiouniversumi sitten näyttää?
Aurinko paistaa erittäin kirkkaasti radioalueella.
Myös Linnunradan keskusta säteilee radioaaltoja.
On vielä muitakin paikkoja.
Pulsarit ovat erittäin tiheitä tähtien ruumiita, joista lähtee kapeat
radiokeilat.
Lisäksi ne pyörivät useita satoja
kierroksia sekunnissa.
Pulsarit muistuttavatkin radiomajakoita.
Me havaitsemme erittäin säännöllisen ja nopean
sarjan lyhyitä radiopulsseja.
Siitä nimi.
Cassiopeia A:na tunnettu radiolähde
on 1600-luvulla räjähtäneen supernovan jäännös.
Centaurus A, Cygnus A ja Virgo A ovat kaikki jättiläismäisiä galakseja,
jotka syytävät ulos hurjan määrän radio-aaltoja.
Niiden energialähteenä on keskellä oleva supermassiivinen musta aukko.
Osa näistä radiogalakseista ja kvasaareista ovat niin voimakkaita, että
niiden signaalit voidaan havaita 10 miljardin valovuoden päästä.
Lisäksi koko universumin täyttää heikko, suhteellisen
lyhyt aaltoinen radiokohina.
Se tunnetaan kosmisena mikroaaltotaustasäteilynä,
joka on kaiku alkuräjähdyksestä.
Universumin kuuman alun jälkihehku.
Jokaisella aallonpituudella on kerrottavanaan oma tarinansa.
Tähtitieteilijät, jotka havaitsevat millimetri ja alimillimetri aallonpituuksia,
tutkivat galaksien muodostumista nuoressa universumissa sekä
Linnunradan tähtien ja planeettojen alkuperää.
Ilmakehän vesihöyry kuitenkin estää useimpien säteilylajien pääsyn Maahan.
Niiden havaitsemiseen tarvitaan kuiva ja korkea paikka.
Esimerkiksi Llano de Chajnantor.
Tämä surrealistinen tasanko on viiden kilometrin korkeudessa
Pohjois-Chilessä. Sinne rakennetaan ALMAa:
Atacama Large Millimeter Arraytä.
Kun ALMA valmistuu 2014, siitä tulee suurin tähtitieteellinen
observatorio.
64 antennia,joista jokainen painaa 100 tonnia, työskentelevät yhtenä yksikkönä.
Valtavat trukit siirtävät niitä Lontoon kokoisella alueella erilaisiin asetelmiin
kuvien yksityiskohtien maksimoimiseksi, tai sitten antennit järjestetään lähekkäin
näkökentän suurentamiseksi.
Jokainen siirto tehdään millimetrin tarkkuudella.
Monet universumin kohteista hohkaavat infrapunavaloa.
William Herschelin löytämää infrapunasäteilyä nimitetään usein myös
"lämpösäteilyksi", sillä suhteellisen lämpimät kohteet, mm. ihmiset
säteilevät sitä.
Infrapunasäteily saattaa olla sinulle tutumpaa kuin luuletkaan.
Sitä käytetään muun muassa
yönäkölaseissa ja lämpökameroissa.
Etäisten tähtitieteellisten kohteiden infrapunahohteen havaitsemiseen
tarvitaan herkkiä ilmaisimia, jotka jäähdytetään niiden oman lämpösäteilyn poistamiseksi
vain muutaman asteen päähän absoluuttisesta nollasta.
Nykyisin lähes kaikissa suurissa kaukoputkissa on infrapunakamera.
Niiden avulla nähdään kosmisten pölypilvien läpi. Näin paljastuvat
esimerkiksi vastasyntyneet tähdet, jotka eivät näy optisilla kameroilla.
Tässä on optinen kuva Orionin tähdistön tunnetusta lastenkamarista.
Katso, miten erilaiselta se näyttää
infrapunakameralla kuvattuna!
Infrapunanäkymä on tärkeä myös, kun tutkitaan
kaukaisimpia galakseja.
Nuoren galaksin uudet tähdet loistavat kirkasta ultraviolettivaloa.
Ultraviolettivalon on kuitenkin kuljettava miljardeja vuosia laajenevan
universumin halki.
Laajeneminen venyttää valoaaltoja. Kun ne osuvat kaukoputkiimme
ne ovat muuttuneet lähi-infrapuna -aalloiksi.
Tämä tyylikäs laite on MAGIC-kaukoputki. Se sijaitsee La Palmalla.
Se etsii taivaalta kosmisia gammasäteitä,
jotka ovat luonnon suurienergisinta säteilyä.
Onneksemme Maan ilmakehä estää vaarallisia gammasäteitä
pääsemästä tänne.
Ne kuitenkin jättävät jälkiä, joita astronomit voivat tutkia.
Osuttuaan ilmakehään, ne laukaisevat korkeaenergisten
hiukkasten kaskadin.
Ne puolestaan aiheuttavat hohteen, jonka MAGIC näkee.
Tämä on Pierre Auger -observatorio Argentiinassa.
Se ei edes muistuta kaukoputkea.
Pierre Auger koostuu 1600:sta ilmaisimesta, jotka kattavat yli 3000
neliökilometriä.
Ne pyydystävät kosmisen säteilyn hiukkasia, jotka ovat peräisin supernovista
ja mustista aukoista.
Entä neutriinoilmaisimet, jotka on rakennettu syvälle kaivoskuiluihin,
valtamerien syvyyksiin tai etelämantereen jäähän?
Voiko niitä nimittää kaukoputkiksi?
Miksei?
Havaitsevathan ne universumia, vaikkeivät ne kerääkään
sähkömagneettista säteilyä.
Neutriinot ovat mittareita vältteleviä hiukkasia, joita syntyy Auringossa
ja supernovissa.
Niitä muodostui myös alkuräjähdyksessä.
Toisin kuin muut alkeishiukkaset, sähkövarauksettomat neutriinot
voivat lävistää aineen ja edetä valon nopeudella.
Vaikka niitä on vaikea tutkia, niitä on runsaasti.
Joka sekunti yli 50 triljoonaa Auringon elektronin neutriinoa
kulkee lävitsesi.
Astronomit ja fyysikot ovat yhdistäneet voimansa myös gravitaatioaaltoilmaisimien
rakentamiseksi.
Nämä "kaukoputket" eivät havaitse säteilyä, eivätkä kerää hiukkasia.
Sen sijaan ne mittaavat aika-avaruuden aavistuksenomaista väreilyä,
jonka Albert Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria ennustaa.
Vaikuttavalla instrumenttien kirjolla tähtitieteilijät ovat avanneet koko
sähkömagneettisen spektrin säteilyn ja tunkeutuneet jopa sen ulkopuolelle.
Kaikkia havaintoja ei kuitenkaan voida tehdä maanpäältä.
Siksi rakennetaan
avaruuskaukoputkia.
6. Maan ulkopuolelle
Hubble-avaruuskaukoputki.
Se on ylivoimaisesti historian tunnetuin kaukoputki.
Ja hyvästä syystä.
Hubble on tehnyt vallankumouksen monella tähtitieteen alalla.
Hubblen peili on nykymittapuun mukaan itse asiassa melko pieni.
Sen läpimitta on vain 2,4 metriä.
Sen sijainti on kuitenkin kirjaimellisesti muissa sfääreissä.
Korkealla havaintoja häiritsevän ilmakehän yläpuolella, se nauttii poikkeuksellisen
terävästä näkymästä universumiin.
Kaiken lisäksi Hubble näkee sekä ultravioletti- että infrapunavaloa.
Samaa säteilyä on ilmakehän takia
mahdoton nähdä Maasta.
Kamerat ja spektrografit, joista osa on puhelinkopin kokoisia,
rekisteröivät kosmisten rantojen valoa.
Silloin tällöin Hubblea päivitetään aivan kuin maanpäällisiä kaukoputkiakin.
Avaruudessa kävelevät astronautit hoitavat huollon.
Rikkoutuneet osat korjataan.
Vanhimmat laitteet vaihdetaan uusiin
modernin teknologian instrumentteihin.
Hubblesta on tullut havaitsevan tähtitieteen työhevonen.
Se on muuttanut käsityksemme kosmoksesta.
Tarkalla näöllään se on havainnut Marsin vuodenaikojen vaihtelut,
komeetan törmäämisen Jupiteriin,
Saturnuksen renkaat sivulta,
ja jopa pienen Pluton pinnan.
Se on paljastanut myös tähtien elämäkaaren: syntymän, lapsuuden
pölyn ja kaasupilvien täyttämässä lastenkamarissa ja lopun
hienostuneena sumuna, jonka kuoleva tähti puhaltaa hitaasti avaruuteen
tai valtavana supernovaräjähdyksenä, jonka kirkkaus lähestulkoon peittää sen isäntägalaksin.
Syvällä Orionin sumussa Hubble näki jopa uusien planeettakuntien
syntypaikan: vastasyntyneitä tähtiä ympäröiviä pölykiekkoja, joissa saattaa
pian tiivistyä planeettoja.
Avaruuskaukoputki tutki tuhansia yksitäisiä tähtiä, jotka kuuluvat pallomaisiin
joukkoihin, universumin vanhimpiin tähtiperheisiin.
Tietenkin se tutki myös galakseja.
Koskaan aikaisemmin astronomit eivät ole nähneet näin paljon yksityiskohtia.
Majesteettisia spiraaligalakseja, absorboivia pölyvanoja, rajuja törmäyksiä.
Erittäin pitkät valotukset paljastivat tyhjän näköisistä paikoista
tuhansittain himmeitä galakseja, jotka ovat miljardien valovuosien päässä.
Fotoneita, jotka lähtivät matkaan, kun universumi oli nuori.
Ikkuna kaukaiseen menneisyyteen, valaisee
jatkuvasti muuttuvaa kosmosta.
Hubble ei ole ainoa kaukoputki, joka kiertää avaruudessa.
Tämä on NASAn Spitzer- kaukoputki. Se laukaistiin avaruuteen elokuussa 2003.
Sitä voidaan pitää Hubblen infrapunaversiona.
Spitzerin peili on läpimitaltaan vain 85 senttimetriä.
Kaukoputki piiloutuu lämpökilven taakse. Kilpi suojaa
sitä Auringolta.
Sen ilmaisimet on pakattu nestemäisellä heliumilla täytettyyn dewar-astiaan.
Siellä ne jäähdytetään vain muutaman asteen
päähän absoluuttisesta nollasta.
Näin niistä tulee hyvin hyvin herkkiä.
Spitzer on paljastanut pölyisen universumin.
Tummat, läpitunkemattomat pilvet hohtavat infrapuna-alueella, kun ne kuumentuvat
sisältä päin.
Galaksien törmäyksissä syntyneet sokkiaallot laukaisevat pölyn paljastaviksi renkaiksi
ja vuorovesivoimien muokkaamilla uusilla alueilla syntyy runsaasti tähtiä.
Pölyä syntyy myös tähden kuoleman jälkimainingeissa.
Spitzer havaitsi, että planetaariset sumut ja supernovajäännökset ovat täynnä
pölyhiukkasia, tulevien planeettojen rakennuspalikoita.
Joillakin infrapuna-aalloilla Spitzer näkee suoraan pölypilvien läpi
paljastaen niiden pimeissä ytimissä piilottelevat tähdet.
Lisäksi avaruuskaukoputkien spektrografit ovat tutkineet
eksoplaneettojen kaasukehiä - Jupiterin kaltaisia kaasujättiläisiä,
jotka kaahaavat tähtensä ympäri muutamassa päivässä.
Entä röntgen- ja gammasäteet?
Ilmakehä estää täysin niiden pääsyn Maan pinnalle.
Ilman avaruuskaukoputkia tähtitieteilijät olisivat siis kokonaan sokeita
näiden suurienergisten säteilyjen suhteen.
Avaruuden röntgen- ja gammakaukoputket paljastavat kuuman
energiaa pursuavan ja rajun universumin, johon kuuluvat galaksijoukot, mustat aukot
supernovaräjähdykset, ja galaksien törmäykset.
Niiden rakentaminen on vaikeaa.
Suurienerginen säteily näet lävistää perinteisen peilin vaivatta.
Röntgensäteet fokusoidaan samankeskisillä sylintereillä, jotka ovat puhdasta kultaa.
Gammasäteitä tutkitaan hienostuneilla neulansilmäkameroilla
tai tuikeilmaisimilla, joihin osuva gammafotoni
synnyttää tavallisen valonvälähdyksen.
1990-luvulla lensi NASAn Compton-gammasädeobservatorio.
Silloin se oli suurin ja massiivisin tieteellinen satelliitti,
joka koskaan oli laukaistu avaruuteen.
Täysin varustettu fysiikan laboratorio avaruudessa.
Vuonna 2008 Comptonia seurasi GLAST-satelliitti:
Gamma Ray Large Area Space Telescope.
Se tulee tutkimaan kaikkea, johon liittyy suuri energia
pimeästä aineesta pulsareihin.
Astronomeilla on myös kaksi röntgenkaukoputkea avaruudessa.
Molemmat, NASAn Chandra-röntgenobservatorio ja ESAn XMM-Newton –observatorio,
tutkivat universumin kuumimpia paikkoja.
Tällaiselta taivas näyttää röntgensilmin.
Laajat rakenteet ovat kaasupilviä, jotka supernovajäännösten sokkiaallot
ovat kuumentaneet miljooniin asteisiin.
Kirkkaat, pistemäiset lähteet ovat röntgenkaksoistähtiä: neutronitähtiä tai
mustia aukkoja, jotka imevät ainetta kumppaniltaan.
Sisään putoava kuuma kaasu säteilee röntgensäteitä.
Röntgenkaukoputket paljastavat myös supermassiiviset mustat aukot
kaukaisten galaksien keskustoissa.
Aine, joka kiertyy sisään, kuumenee ja säteilee röntgenalueella
juuri ennen kuin se katoaa mustaan aukkoon.
Kuuma, harva kaasu täyttää myös galaksijoukkojen yksittäisten galaksien
välisen avaruuden.
Toisinaan galaksien ja galaksijoukkojen törmäyksissä syntyvät sokkiaallot
kuumentavat joukon kaasua entisestään.
Vielä jännittävämpiä ovat gammapurkaukset, universumin kaikkein
korkeaenergisimmät ilmiöt.
Ne ovat nopeasti pyörivien massiivisten tähtien rajuja
räjähdyksiä.
Niissä vapautuu alle sekunnissa enemmän energiaa kuin Aurinko tuottaa
10 miljardissa vuodessa.
Hubble, Spitzer, Chandra, XMM-Newton ja GLAST
ovat kaikki monipuolisia jättiläisiä.
Osa avaruuskaukoputkista on kuitenkin pieniä ja niiden tehtävä on
tarkasti rajattu.
Esimerkiksi COROT.
Tämä ranskalainen satelliitti on erikoistunut tähtien seismologiaan ja
eksoplaneettojen tutkimiseen.
NASAn Swift-satelliitti on puolestaan yhdistetty röntgen- ja gammaobservatorio, joka
on suunniteltu ratkaisemaan gammapurkausten salaisuus.
Entä WMAP, the Wilkinson Microwave Anisotropy Probe?
Hieman yli kahdessa vuodessa se on kartoittanut kosmisen taustasäteilyn
ylivoimaisen tarkasti.
WMAP on antanut kosmologeille toistaiseksi parhaan näkymän universumin
varhaiseen nuoruuteen, joka oli yli 13 miljardia vuotta sitten.
Avaruusaikaan siirtyminen on ollut eräs kaukoputken
historian jännittävimmistä käänteistä.
Mitä siis seuraavaksi?
7. Mitä seuravaaksi?
Arizonassa on valettu ensimmäinen peiliaihio GMT-kaukoputkea
(Giant Magellan Telescope) varten.
Tämä valtava havaintolaite rakennetaan Las Campanas -observatorioon
Chileen.
Sen seitsemän peiliä, jotka kaikki ovat yli 8-metrisiä,
tullaan asettelemaan kukkasen terälehtien tapaan.
Yhdessä peilit keräävät neljä kertaa enemmän
valoa kuin mikään nykyisistä kaukoputkista.
Sen sijaan Kalifornian 30-metrinen kaukoputki, jota suunnitellaan vuodeksi 2015,
muistuttaa Keck-kaukoputkien jättiläisversiota.
Sadoista yksittäisistä paloista muodostuu valtava peili, jonka läpimitta
vastaa kuusikerroksisen rakennuksen korkeutta.
Euroopassa on valmiit suunnitelmat E-ELT –kaukoputkeen (European Extremely Large Telescope).
Sen 42-metrisestä peilistä tulee yhtä suuri
kuin olympiamittaisesta uima-altaasta - alaltaan se on kaksi kertaa suurempi
kuin 30-metrisen kaukoputken peili.
Nämä tulevaisuuden jättiläiset on optimoitu infrapunahavainnoille.
Kaikkiin asennetaan herkkiä laitteita ja adaptiivinen optiikka.
Niillä pitäisi näkyä ensimmäinen galaksisukupolvi
ja universumin historian ensimmäiset tähdet.
Lisäksi ne saattavat ottaa ensimmäisen todellisen kuvan
toisen aurinkokunnan planeetasta.
Radioastronomeille 42-metrinen ei ole mitään.
He yhdistävät useista pienistä kaukoputkista
suuria antenneja.
Alankomaissa rakennetaan LOFARia
(Low Frequency Array).
30 000 antennia liitetään kuituoptiikalla keskustietokoneeseen.
Ovela rakenne ei sisällä lainkaan liikkuvia osia, mutta antennilla voi havaita
kahdeksaan suuntaan samanaikaisesti.
LOFARin teknologia päätyy todennäköisesti myös SKA-antenniin (Square Kilometre Array)
,joka on nyt radiotähtitieteilijöiden toivelistan
kärjessä.
Kansainvälinen antennisto rakennetaan joko Australiaan tai Etelä-Afrikkaan.
Suuret lautasantennit ja pienet dipoliantennit yhdistetään, jotta saataisiin
uskomattoman yksityiskohtainen kuva radiotaivaasta.
Neliökilometrin kokoisen virtuaaliantennin omaava
uusi antennisto tulee olemaan kaikkien aikojen
herkin radiokaukoputki.
Kehittyvät galaksit, voimakkaat kvasaarit, vinhasti pyörivät pulsarit, eikä
mikään muukaan radiolähde tule olemaan turvassa SKAn
vakoilevilta silmiltä.
Laitteistolla tullaan etsimään jopa mahdollisten maanulkopuolisten sivilisaatioiden
viestejä.
Entä avaruus?
Viidennen ja viimeisen huoltolennon jälkeen Hubble-avaruuskaukoputki
toimii aktiivisesti noin vuoteen 2013 asti.
Samoihin aikoihin laukaistaan avaruuteen sen seuraaja.
Saanko esitellä, James Webb -avaruuskaukoputki, avaruuden
infrapunaobservatorio, joka on nimetty NASAn entisen johtajan mukaan.
Kun se on avaruudessa, sen paloista koostuva 6,5-metrinen peili aukeaa
kuin kukka - seitsemän kertaa tehokkaampi
kuin Hubblen peili.
Suuri aurinkosuoja pitää optiikan ja matalaa lämpötilaa
vaativat mittalaitteet varjossa antaen niille mahdollisuuden toimia
233 celsiusasteen pakkasessa.
James Webb –kaukoputki ei kierrä Maata.
Sen sijaan se parkkeerataan 1,5 miljoonan kilometrin päähän
planeetastamme, laajalle Aurinkoa kiertävälle radalle.
Puolivuosisataa sitten Palomarin vuoren Hale-kaukoputi oli
historian suurin.
Nyt sitä suurempi tulee lentämään avaruudessa.
Voimme vain arvailla, millaisia jännittäviä löytöjä se tulee tekemään.
Pysy kuulolla!
Luovat insinöörit keksivät jatkuvasti uusia
vallankumouksellisia kaukoputki-ideoita.
Kanadassa tutkijat ovat rakentaneet nestemäisen peilin omaavan kaukoputken.
Siinä tähden valo ei heijastu
kiinteästä peilistä, vaan pyörivän, nestemäisen elohopean
kaarevalta pinnalta.
Rakenteensa vuoksi elohopeakaukoputket voidaan suunnata vain suoraan ylös,
mutta niiden etu on suhteellisen halpa hinta
ja rakentamisen helppous.
Radioastronomit haluavat rakentaa LOFARin kaltaisen antenniston
Kuun pinnalle, mahdollisimman kauas
kaikista maanpäällisistä häiriölähteistä.
Kuka tietää, vaikka Kuun pimeällä puolella
olisi jonain päivänä optinen kaukoputkikin.
Röntgenastronomit toivovat parantavansa tulevaisuudessa
näkökykyään käyttämällä avaruuskaukoputkia ja
peittäviä varjostimia.
He saattavat onnistua jopa kuvaamaan mustan aukon
reunan.
Eräänä päivänä kaukoputki saattaa vastata erääseen perustavaa laatua olevaan
kysymykseen: olemmeko yksin universumissa?
Tiedämme, että muita aurinkokuntia on olemassa.
Oletamme, että niissä on Maan kaltaisia planeettoja,
joissa on juoksevaa vettä.
Mutta
onko muualla elämää?
Eksoplaneettojen paikallistaminen on vaikeaa.
Tähtitieteilijät eivät huomaa niitä helposti, sillä
emotähden kirkkaus peittää ne alleen..
Avaruuteen lähetetyt interferometrit
saattavat tarjota vastauksen.
Parhaillaan NASA harkitsee projektia, jota nimitetään TPF:ksi
(Terrestrial Planet Finder).
Euroopassa tutkijat suunnittelevat Darwin-hanketta.
Kuusi avaruuskaukoputkea kiertää Aurinkoa muodostelmassa.
Laserit tarkkailevat niiden keskinäisiä etäisyyksiä nanometrin tarkkuudella.
Yhdessä niiden erotuskyky on uskomaton. Ne hävittävät
keskustähtien kestämättömän loiston, joten tutkijat voivat todella nähdä
muiden tähtien Maan kaltaiset planeetat.
Seuraavaksi astronomit tutkivat valoa, joka heijastuu planeetasta.
Sen spektri sisältää planeetan kaasukehän sormenjäljen.
Kuka tietää, ehkä havaitsemme seuraavan 15 vuoden kuluessa merkkejä
hapesta, metaanista ja otsonista.
Elämän merkkejä.
Universmi on täynnä yllätyksiä.
Taivas ei koskaan lakkaa hämmästyttämästä.
Ei ole ihme, että sadat tuhannet tähtitieteen
harrastajat ympäri maailmaa menevät ulos jokaisena selkeänä yönä
ihaillakseen kosmosta.
Heidän kaukoputkensa ovat paljon
parempia kuin Galilein käyttämät.
Heidän digitaaliset kuvansa ovat jopa parempia kuin
muutama kymmenen vuotta sitten toimineiden ammattilaisten.
Kaukoputken löytöretket universumiin
ovat kasvattaneet kosmista ymmärrystämme vasta 400 vuotta.
Laajat avaruuden alueet on vielä kartoittamatta.
Olemme edenneet pitkälle ajoista, jolloin Galilei aloitti taivaan kartoittamisen
kaukoputkellaan neljä vuosisataa sitten.
Havaitsemme universumia yhä kaukoputkilla
emme vain Maasta, vaan myös avaruuden rajattomuudessa.
Ihmisyyden ydin on loputtoman tuntuisessa
nerokkuudessamme ja uteliaisuudessamme.
Olemme juuri alkaneet vastata suurimpiin
kysymyksiin.
Olemme löytäneet Linnunradan muiden tähtien ympäriltä
yli 300 planeetta ja paikallistaneet kaukaisten tähtien lähistöllä
orgaanisia molekyylejä.
Nämä uskomattomat löydöt saattavat tuntua ihmiskunnan löytöretkien huipulta,
mutta epäilemättä paras on vielä tulossa.
Sinä voit liittyä löytöretkeilijöihin.
Katso ylös ja ihmettele.