Tiistaina 11. päivä julkistettiin ESAn sivulla ensimmäinen sarja 1.5 miljoonan kilometrin etäisyydellä maasta kiertävän Planck-satelliitin havaintoja ja nettiarkistoon arXiv laitettiin 25 niiden pohjalta tehtyä tieteellistä julkaisua.

Planck on tarkin kosmista mikroaaltotaustaa mittaava koe. Tämän takia myös data-analyysin täytyy olla huolellisempaa kuin koskaan ennen. Suurin vaikeus on kosmisen mikroaaltotaustan erottaminen galaksista tulevasta säteilystä. Tässä Planckin kuva taivaankannesta viime heinäkuulta:

planck_july.jpg

(Kuvan lähde: ESA.)

Keskellä oleva kirkas alue on galaksin kiekko, kaukana siitä kosmologinen signaali näkyy paremmin. Havaintojen puhdistaminen niin, että tuo signaali saadaan näkyviin kaikkialla, ei ole vielä valmista. Sen sijaan nuo 25 julkaisua käsittelevät sitä osaa säteilystä, joka ei ole peräisin varhaisesta maailmankaikkeudesta. Tässä tulee esiin astrofyysikoiden (tai vanhakantaisemmin tähtitieteilijöiden) ja kosmologien ero. Ensiksi mainittuja kiinnostaa maailmankaikkeuden kappaleet itsessään: Planckin paljastamat pyörivät pölyhiukkaset, pilvet, galaksiryppäät ja tähdet. Kosmologeille maailmankaikkeuden aarteet ovat korkeintaan väline kokonaisuuden hahmottamiseen, usein ne ovat suoranaisesti ymmärryksen tiellä.

Planckin tähänastisten löytöjen merkitys kosmologialle on se, että ne auttavat suodattamaan roskat pois muinaisesta maailmankaikkeudesta tulevasta viestistä. (On tosin sanottava, että Planckin nyt julkaisema kosminen infrapunatausta ilmeisesti kertoo jotain mielenkiintoista varhaisten galaksien synnystä. Minun pitää hieman lukea asiasta ennen kuin osaan sanoa tarkemmin, koska ennen keskiviikkoa en edes tiennyt moisen olemassaolosta - sen siitä saa, kun ei tunne astrofysiikkaa.)

Kosmologit siis odottavat vielä taivaallista viestiä. Toisin kuin LHC:n tapauksessa, jossa ei ole varmaa mitä löytyy ja koska se tarkalleen tapahtuu, Planckin aikataulu on armollisen selvä. Itseasiassa tarpeelliset havainnot on jo tehty: Planck nousi kiertoradalle 14. toukokuuta 2009 ja kaavailtu 15 kuukauden normaali toiminta-aika loppui 26. marraskuuta 2010. Aikaraja tulee satelliitin jäähdytysaineen loppumisesta, mutta mittalaitteet jatkavat vielä niin kauan kuin pystyvät. Planck mittaa asteen miljoonasosan lämpötilavaihteluita, joten sen täytyy pitää pää kylmänä erottaakseen oleellisen. Tämä on eräs piirre, jolla Planck eroaa edeltäjästään WMAP-satelliitista. WMAPin elinikä oli pidempi ja epämääräinen (lopulta satelliitti kesti 8 vuotta), koska siinä ei tarvittu jäähdytysainetta, mutta vastaavasti se ei nähnyt yhtä kirkkaasti.

Aikaviiveeseen vaikuttaa signaalin puhdistamisen lisäksi Planck-projektin koko. Ryhmään kuuluu 200-300 henkilöä, ja analyysi tehdään tarkassa järjestyksessä, missä kunkin vaiheen suorittajat tarkistavat edellisten työtä ja saavat seuraavilta palautetta omastaan. Julkaisut käydään läpi ryhmän sisäisessä vertaisarvioinnissa ennen niiden lähettämistä tieteellisiin julkaisuihin arvioitavaksi. Nyt julkituodut 25 artikkelia laitettiin kasaan seitsemässä kuukaudessa, mikä oli hyvin pikainen aikataulu, ja kosmologiaosuus vaatii vielä tarkempaa silmää. Helsingin yliopisto on ollut mukana projektissa jo 13 vuotta: teoreettisen fysiikan osastolla on tärkeä osuus taivaskarttojen tekemisessä ja kosmologisessa analyysissä, ja geofysiikan ja tähtitieteen osasto on mukana astrofysikaalisen puolen tutkimuksessa.

Kosmologeille nyt julkaistut tiedot lähinnä kertovat, että Planck-satelliitti --ja Planck-ryhmä-- toimii kunnolla. Odottavan aika on epävarmaa, mutta selkeä takaraja auttaa. ESA velvoittaa Planckin laittamaan kaiken datan julkiseksi kaksi vuotta normaalin havaintokaaren lopusta, ja silloin Planck-ryhmä myös julkistaa oman data-analyysinsä. Tosin ajankohdaksi on nyt annettu tammikuu 2013 marraskuun 2012 sijaan, joten ilmeisesti rajaa ei tulkita aivan kirjaimellisesti. Mutta suhteellisen pian saamme kuitenkin tietää, onko kosmologeille luvassa mielenkiintoisia löytöjä vai pettymystä.

Kommentit (14)

Kari

Tuo mainitsemasi kahden vuoden datakaranteeni on käsittääkseni perusteltu siten, että se antaa Planck-ryhmälle mahdollisuuden saada ensimmäisenä uusia tuloksia julkisuuteen. Se on tärkeä motivaatiotekijä, jolla alan parhaita fyysikkoja on saatu kehittämään Planck- missiota jo alusta alkaen. Sama menettely oli käytössä SOHO- hankkeessa, jossa olin osaltani mukana, tosin teknisellä puolella. "Karanteeniajan" jälkeen data on sitten kaikkien käytettävissä.

Aina kun kehitetään uusi mittalaite, jonka suorituskyky on olennaisesti aiempia parempi, se on tuonut mukanaan uusia tieteellisiä löytöjä, ja usein aivan yllättäviä. Näin käy varmaan myös Planckin kohdalla, ja tämä periaate näyttää toimineen jo Galileon ajoista alkaen.
Ehkä Planckin data kertoo uusia asioita sekä kosmoksesta että Linnunradasta.

Alan Dorkin

Nämä satelliittiprojektit ovat varmaankin kalliita hankkeita, ja lienevät kansainvälisesti rahoitettuja. Syksy kirjoitti Planck-projektin ryhmään kuuluvan 200-300 tutkijaa. Olisi mielenkiintoista tietää, millä perustein tällainen hanke rahoitetaan per osallistujamaa, ja kutsutaanko tutkijat mukaan, vai pitääkö ryhmään "pyrkiä"?

tiedemies

Minusta on hyvä, että data tulee täysin julkiseksi, ja mitä pikemmin sen parempi. Karin kommentti selittikin jo ison osan tämän perusteista. Onko olemassa jotain muuta perustetta kuin tämä kannustinvaikutus sille, että Planckin data ei ole aiemmin saatavilla? Kuvittelisin noin tieteen etenemisen kannalta olevan sitä hyödyllisempää, mitä aiemmin se tulee julki.

Syksy Räsänen

Kari ja tiedemies:

Datakaranteeni on toki perusteltu, enkä teoreetikkona odota niinkään suodattamatonta dataa kuin analyysin tuloksia ja valmiiksi siistittyjä datatuotteita. Ja niiden saamisessa kestäisi joka tapauksessa, olisipa data saatavilla heti tai ei.

Niin kutsutun raakadatan julkaiseminen heti ei olisi kovin hyödyllistä, koska vain mittauslaitteet yksityiskohtaisesti tunteva ryhmä tietää kaiken tarpeellisen sen siistimiseksi. Myöhemmin tämä informaatio voidaan toki jakaa muiden kanssa, mutta työrauha on hyvä olla.

Syksy Räsänen

Alan Dorkin:

Tutkijoiden palkat maksetaan näiden omien instituuttien puolesta, satelliitin rahoittaa ESA, en tiedä miten muiden kulujen (kuten Planck-konferessien) rahoitus jakautuu, osallistuuko ESA niihin vai tulevatko ne apurahoista ja instituuteilta.

En tiedä Planck-tiimin yksityiskohtaista sisäänpääsymekanismia. Ymmärtääkseni pitää toimia jossain Planckissa mukaan olevassa instituutissa, ja tehdä tietty määrä työtä projektin eteen ennen kuin saa Planck-tieteilijä-statuksen.

Syksy Räsänen

Kari:

Ei pidä paikkaansa, että olennaisesti aiempia parempi mittalaite tekisi aina mielenkiintoisia löytöjä. Hiukkaskiihdyttimet LEP ja LEP2 olivat paljon edeltäjiään parempia ja toimivat loistavasti, mutta eivät löytäneet mitään koska niiden luotaamalla alueela ei yllättäen ollutkaan mitään löydettävää.

Ei ole varmaa, onko Planckin tarkkuuden kasvu tarpeksi iso, että jotain uutta löytyy. Mutta vaikka Planck ei näkisi mitään uutta, WMAPin havaitseman suuren skaalan epäsymmetrian riippumaton varmistaminen olisi arvokasta, http://www.tiede.fi/blog/2009/05/14/ylos-tulenpyorteessa/ .

On tarkka

Kerroit, että Planck mittaa asteen miljoonasosan lämpötilavaihteluita tietynlaisessa jäähdytyksessä. Miten on alun alkaen testattu tai arvioitu, että mittauslaitteisto toimii riittävällä todennäköisyydellä oikein avaruudessa olevassa purkissa, jota kutsutaan satelliitiksi? Miten huomioidaan mahdollisuus, että mittalaitteet eivät enää toimikaan avaruuteen laukaisun jälkeen samalla tarkkuudella kuin maassa? Ajatetaanko satelliitin singottua avaruuteen jokin testiohjelma, joka varmistaa, että mittarit toimivat edelleen riittävän tarkasti? Aika nopeasti on saatu kerättyä kattavat mittaustulokset, kun ottaa huomioon kaikenlaiset laitteiston alustussäädöt ja muut eksoottiset ilmiöt.

hybrid

Syksy:
"Hiukkaskiihdyttimet LEP ja LEP2 olivat paljon edeltäjiään parempia ja toimivat loistavasti, mutta eivät löytäneet mitään koska niiden luotaamalla alueela ei yllättäen ollutkaan mitään löydettävää."
Eikö se että ei löydetty mitään ollut löytö jo sinällään.

Syksy Räsänen

On tarkka:

En tiedä instrumenttien yksityiskohdista. Laitteiden käyttöönotossa kesti muutama kuukausi (laukaisu oli toukokuussa, syyskuussa ilmoitettiin normaalin datan ottamisen alku). Luulen, että niitä testattiin avaruudessa ainakin katsomalla tunnettuja kohteita kuten planeettoja, varmasti muillakin tavoin.

Syksy Räsänen

hybrid:

Sanalla "löytö" tarkoitetaan sitä, että havaitaan jotain uudenlaista. Se, että mitään ei löytynyt, oli kyllä tärkeä tulos, koska monien mallien mukaan jotain olisi odottanyt näkyvän LEPin tutkimalla energia-alueella. Jos LHC:kään ei näe mitään muuta uutta kuin Higgsin bosonin, tämä suorastaan romuttaa arvossapidettyjä teoreettisia ideoita. Valitettavasti Planckista ei aivan voi sanoa aivan samaa, vaikka se yksinkertaimmat inflaatiomallit sulkisikin pois, http://www.tiede.fi/blog/2009/05/14/ylos-tulenpyorteessa/ .

Syksy Räsänen

Kysyin tarkemmin Planck-tiimin jäsenyydestä. Tiimin jäseneksi haetaan, asiasta päättää Planckin sisäisen kahden ryhmän (jotka vastaavat Planckin kahdesta eri instrumentista) johto. Tekemällä sitten yhteensä kaksi vuotta täysipainoista työtä (tämä tapahtuu useamman vuoden aikana) Planckin hyväksi saa Planck-tieteilijä-statuksen, jolla saa täydet oikeudet (kuten nimensä saamisen kaikkiin Planck-julkaisuihin). Nyt laukaisun jälkeen Planckin täysiveriseksi jäseneksi ei enää pääse.

Tasainen askel - blogit - Tied...

[...] Planck laukaistiin kiertoradalle noin neljä vuotta sitten ja havaintoja lähiseudusta julkistettiin vuoden 2011 [...]

Seuraa 

Maailmankaikkeutta etsimässä

Blogin päivittäminen on päättynyt.

Syksy Räsänen on teoreettinen fyysikko Helsingin yliopistossa. Syksy kirjoittaa kosmologiasta, hiukkasfysiikasta ja niiden tekemisestä, tai ainakin asioista sinne päin.

Teemat

Blogiarkisto