Gammasäteily on kosmoksen villeintä mutta vielä vähän tutkittua säteilyä. Syksyllä avaruuteen ampaisee Glast, jonka on tarkoitus selvittää, mistä gammasäteily ammentaa hirmuisen energiansa.


Syksyllä avaruuteen ampaisee Glast, jonka on tarkoitus selvittää, mistä
gammasäteily ammentaa hirmuisen energiansa.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Sisältö jatkuu mainoksen alla


Olen äimänkäkenä! Nasan Glast-satelliitin tulevaa näkymää simuloivassa videossa vilahtaa Kuu. Sekin siis hohkaa gammasäteitä.

Ymmärrän toki, että taivaankappaleet säteilevät monilla eri aallonpituuksilla, mutta miten ihmeessä viileän rauhallinen kiertolaisemme tuottaa gammasäteitä, jotka sisältävät miljoonia kertoja enemmän energiaa kuin näkyvä valo?

Olen aina olettanut, että gammasäteily liittyy pelkästään universumin hurjiin ilmiöihin. Myös Glast (Gamma-ray Large Area Space Telescope) keskittyy tutkimaan rajuja juttuja: mustia aukkoja, massiivisten tähtien räjähdyksiä ja lähes valon nopeutta kiitäviä kaasuvirtoja.

Pian huomaan, että Kuunkin gammasäteily liittyy universumin hurjuuteen.


Löytyi sata vuotta sitten

Ranskalaisen fyysikon ja kemistin Paul Villardin kerrotaan keksineen gammasäteet vuoden 1900 paikkeilla. Hän työskenteli Pariisissa samaan aikaan kuin radioaktiivisten reaktioiden pioneerit Marie ja Pierre Curie.

Tuolloin tutkijat etsivät innolla uusia aineita ja säteilyjä. Wilhelm Röntgen oli juuri keksinyt nimeään kantavat säteet, ja Ernest Rutherford oli huomannut, että uraanin radioaktiivisessa hajoamisessa syntyy alfa- ja beetasäteilyä.

Paul Villard hoksasi, että radioaktiivisessa hajoamisessa muodostuu myös kolmatta säteilyä. Se nimettiin alfan ja beetan jatkoksi gammaksi.


Paljastui valon sukulaiseksi

Aluksi uskottiin, että gammasäteily koostuu hiukkasista kuten alfa- ja beetasäteily. Vasta kymmenisen vuotta myöhemmin Rutherford osoitti, että se onkin sähkömagneettista säteilyä, samaa säteilyä kuin tavallinen valo.

Gammasäteiden aallonpituus on kuitenkin huomattavasti näkyvää valoa lyhyempi (pienempi kuin 0,01 nanometriä), ja se sisältää enemmän energiaa kuin mikään muu sähkömagneettisen säteilyn laji.

Siksi sitä - toisin kuin muita sähkömagneettisia säteilyjä - syntyy tavallisesti atomiydinten energiatilojen muutoksissa, esimerkiksi radioaktiivisten aineiden hajoamisessa ja fuusio- ja fissioreaktioissa. Lisäksi sitä kehittyy hiukkasten ja hiukkasten ja magneettikentän vuorovaikutuksissa.


Gammataivas muuttuu alati

Gammatähtitieteilijä näkee universumin täysin eri perspektiivistä kuin pidempiaaltoista säteilyä keräävä tutkija. Ja näkövinkkelin muutoshan aina kannattaa. Kokeillaanpa.

Kuvittele katsovasi taivaalle. Yhtäkkiä näet vain gammasäteilyä. Tuttujen tähtien ja galaksien luotettava loiste katoaa, ja yläpuolellasi välähtelee tavan takaa.

Linnunradan erotat yhä. Se säteilee, koska hurjaa vauhtia kiitävät kosmiset hiukkaset törmäilevät tähtienvälisten kaasupilvien atomeihin ja virittävät niiden ytimet. Kun viritystilat purkautuvat, syntyy gammasäteilyä.

Ehkä nuo hiukkaset, joita nimitetään kosmisiksi säteiksi, sinkoutuivat tähtienväliseen avaruuteen, kun massiivinen tähti räjähti supernovana. Samassa räjähdyksessä syntyi myös radioaktiivisia alkuaineita, jotka niin ikään näkyvät gammasilmin.

Siellä täällä on muitakin kirkkaita kohteita, esimerkiksi pulsareita, joiden vinhasti pyörivä magneettikenttä saa aineen lähettämään gammasäteilyä.


Kuu Aurinkoa kirkkaampi

Eikä unohdeta ihailla gammataivaalla möllöttävää Kuuta. Siihen osuu alati Linnunradan tasossa matkaavia kosmisia säteitä. Myös Auringossa tapahtuvista purkauksista syöksyy hiukkasia, jotka pommittavat Kuun pintaa virittäen sen atomiytimiä.

Näin kiertolaisemmekin gammasäteily liittyy universumin hurjuuteen. Sitä ei syntysi, jolleivät pommitukseen osallistuvat hiukkaset saisi vauhtia supernovissa tai muissa rajuissa räjähdyksissä.

Näet gammataivaalla myös Auringon flarepurkausten ytimiin, mutta itse Aurinko on vaikeampi nähdä. Näin kertovat muun muassa CGRO:n (Compton Gamma-Ray Observatory) havainnot: kun satelliitin Egret-kaukoputki viitisentoista vuotta sitten kuvasi gammakuun, se ei pystynyt erottamaan rauhallista Aurinkoa.

Hups! Unohdin aivan, ettet toki näe gammasilmilläsi Kuutakaan, etkä mitään muutakaan täältä maan päältä.


Havaittava avaruudesta

Taivaalta tuleva gammasäteily ei pääse ilmakehän läpi - onneksi, sillä se tappaisi meidät tuota pikaa. Gammailmaisimet on siis kuljetettava avaruuteen.

Ensi syksynä gammajahtiin lähtevässä Glast-satelliitissa on kahdenlaiset gammasilmät: gammapurkauksia monitoroiva ilmaisin ja kaukoputki, joka haravoi gammasäteilyn lähteitä. Niissäkin riittää vielä tutkittavaa.

1990-luvulla gammasäteilijöitä kartoittanut CGRO onnistui löytämään lähes kolmesataa lähdettä, mutta niistä yli sata on yhä identifioimatta. Glastin kaukoputki on 50 kertaa edeltäjäänsä herkempi, joten sen uskotaan suoriutuvan tunnistuksesta.

Moni nyt määrittämätön lähde osoittautuu epäilemättä joksikin tutuksi gammasäteilijäksi, mutta joukossa saattaa olla eksoottisia kohteita, joita ei vielä osata kuvitellakaan. Jännittävää.


Hiukkasfyysikotkin odottavat

Glastin on myös tarkoitus selvittää, miten hiukkaset kiihtyvät supernovaräjähdyksissä, pulsareissa ja kvasaareissa nopeuksiin, joista maassa työskentelevä hiukkasfyysikko voi vain unelmoida. Glast onkin hanke, joka kiinnostaa tähtitieteilijöiden lisäksi fyysikoita.

Glast kiinnostaa myös useita suomalaisia tutkijoita. Helmikuussa San Franciscossa pidettävään ensimmäiseen Glastia luotailevaan tiedekokoukseen osallistuvat ainakin Anne Lähteenmäki Teknillisen korkeakoulun Metsähovin radiotutkimusasemalta ja Elina Lindfors Turun yliopiston Tuorlan observatoriosta.


Palstan pitäjä Leena Tähtinen on tähtitieteen dosentti, vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja. Hän kirjoitti maapalloa mahdollisesti uhkaavista gammapurkauksista tällä samalla palstalla numerossa 7/2006.


Gammatähtitiede vielä nuorta




























MILLOIN MIKÄ MITÄ
1961
1975-1982
1989-1998
1991-1999










Sisältö jatkuu mainoksen alla