Chandra-kaukoputki ottaa röntgenkuvia, joissa hehkuvat mustat aukot ja neutronitähdet. Ensimmäistä kertaa Linnunradan keskustasta erottuu yksittäisiä taivaankappaleita. Mitä kaikkea tarvittiin, että tämä näkymä avautui?

TEKSTI:Leena Tähtinen

Chandra-kaukoputki ottaa röntgenkuvia, joissa hehkuvat
mustat aukot ja neutronitähdet. Ensimmäistä kertaa
Linnunradan keskustasta erottuu yksittäisiä taivaankappaleita.
Mitä kaikkea tarvittiin, että tämä näkymä avautui?

Julkaistu Tiede-lehdessä

4/2002



Vaikuttavinta on Chandran hyvä erotuskyky. Ensimmästä kertaa alueelta erottuvat yksittäiset röntgenlähteet. Aikaisemmin ne hukkuivat taustasäteilyyn, sanoo Helsingin yliopiston tähtitieteen dosentti Osmi Vilhu.

Sinun silmiesi erotuskyky olisi yhtä hyvä kuin Chandran, jos näkisit lukea stop-merkin parinkymmenen kilometrin päästä.

Kuvan laatu on kiinni kaukoputken laadusta. Tarkalleen oikealla tavalla kaarevat, suuret, sisäkkäiset peilit ja uusinta tekniikkaa pullistelevat rekisteröintilaitteet vaativat suunnittelijoiltaan ja tekijöiltään huippuosaamista. Kaiken kukkuraksi tämä moderni tarkkuuslaite, johon kuuluu myös supertehokas kommunikointijärjestelmä, on lennätettävä avaruuteen.

Chandran kuva tulvii osaamista - mutta se sisältää myös paljon tieteen historiaa.

Tarvittiin Röntgen ja raketti

  Wilhelm Röntgen, joka keksi oudot X-säteet 1895, ei ajatellut röntgentähtitiedettä tallentaessaan maailman ensimmäiseen röntgenkuvaan vaimonsa käden. Mutta on selvää, ettei Chandran julkaisemaa kuvaa olisi ilman hänen löytöänsä.

Vilhu pitää raketteja röntgentähtitieteen kulmakivenä. Uutta Linnunradan potrettia ei olisi, jollemme pystyisi lähettämään laitteita avaruuteen.

Isaac Newton, joka 1600-luvulla julkaisi vetovoimalakinsa, ei taatusti tiennyt edistävänsä röntgentähtitiedettä, vaikka hänen yhtälönsä loivat tieteellisen perustan rakettimoottorille. Raketteja kehitettiin alkuaan vihollisen tuhoamiseksi. Viimein, toisen maailmansodan jälkeen tähtieteiteilijät lennättivät ensimmäisen röntgenilmaisimen ilmakehän yläpuolelle V2-raketilla.

Chandran kuvaa ei myöskään olisi, ellei osattaisi rakentaa CCD-kameroita, jotka erottavat pieniä yksityiskohtia. Tämä merkitsee elektroniikkaa. Tarvitaan myös tietokoneita, joilla hallitaan satelliitissa lentäviä laitteita ja niiden tänne lähettämiä mittaustuloksia.

Linnunradan keskustasta otettu röntgenkuva ei siis ole pelkkä kuva, se sisältää röntgensäteilyn, rakettien, elektroniikan ja tietokoneiden historian.

Kaukoputki omaa lajiaan

Optinen kaukoputki perustuu peiliin, joka kerää valoa ja fokusoi sen heijastamalla mittalaitteeseen. Sama ei toimi röntgensäteillä, sillä niissä on niin paljon energiaa, että ne imeytyvät lasiin - kysehän on samoista röntgensäteistä, joita hammaslääkäri käyttää kuvaamaan purukalustoasi. Säde joko lävistää poskesi tai imeytyy luuhusi, ei heijastu takaisin.

Matemaatikot kuitenkin laskivat, että röntgensäde heijastuu peilistä, jos se osuu siihen hyvin pienessä kulmassa. Niinpä röntgenkaukoputken peilit sijoitetaan peräkkäin lähes saman suuntaisesti kaukoputkeen tulevan säteilyn kanssa. Peilien välillä on tarkkaan laskettu kulma, jotta säteet osuisivat kaukoputken fokukseen.

  röntgensäteiden lyhyen aallonpituuden takia peilit on hiottava vielä tarkemmiksi kuin optisen kaukoputken peilit.

- Pieniener-giaisten röntgensäteiden alueella tämä niin sanottu hipaisutekniikkaa näyttää toimivan hyvin, Osmi Vilhu toteaa. - Erotuskykyä voi vielä parantaa ja näkökenttää suurentaa yhdistämällä CCD-kuvista mosaiikkipintoja.

Ammattilainen katsoo kuvaa

Mitä huipputekniikalla avattu uusi näkymä kertoo Linnunradasta?

- Chandran kuvassa pistää ensimmäiseksi silmään se, että Linnunradan keskustassa oletettavasti sijaitseva 2,5 miljoonan Auringon massainen musta aukko säteilee huomattavan vähän, vähemmän kuin ympärillä näkyvät kymmenen Auringon massaiset mustat aukot, sanoo röntgentähtitieteeseen erikoistunut Vilhu.

- Keskustan vaimeuden voi selittää se, ettei siellä loppujen lopuksi olekaan mustaa aukkoa, mutta aukolla voi myös olla ruokalepo. Aukko nimittäin säteilee vain, kun siihen kiertyy ympäristöstä kuumaa kaasua, Vilhu pohtii.

Vilhu haaveilee jo seuraavan sukupolven röntgensatelliiteista, Esan Xeus- ja Nasan Constellation-X-suunnitelmista. - Xeus, johon meidänkin tutkimusryhmämme on suunnittelemassa uutta teknologiaa, lentää avaruuteen 15 vuoden kuluttua.

- Avainsana on röntgenspektrometria, joka vaatii entistä suurempia kaukoputkia ja hyviä mittalaitteita. Näin varustettuna Xeusilla on hyvät mahdollisuudet selvittää sekin, mitä Linnunradan keskustassa oikein on tekeillä: aukko vai ei?

Vahvojen voimien näyttämö

Chandra-satelliitin röntgensilmät paljastavat 900 valovuoden kaistaleen Linnunradan ydintä: satoja valkoisia kääpiötähtiä, neutronitähtiä ja mustia aukkoja kylpee kaasussa, jonka lämpötila on miljoonia asteita. Kuumuuden synnyttävät valtavat vetovoimakentät, vahvat magneettikentät ja järeät räjähdykset.

Chandran kuva on rajujen tapahtumien keskipisteestä, ja kuva on täynnä yksityiskohtia, vaikka se on otettu 25 000 valovuoden päästä.

Tätä näkymää ei voi nähdä Maasta, koska röntgensäteily ei tunkeudu ilmakehän läpi. Avaruudestakaan et sitä näkisi - et tarkallakaan kaukoputkella - sillä ihmissilmä ei havaitse röntgensäteitä. Niiden rekisteröintiin tarvitaan oma tekniikkansa.

  kohteet eivät lähetä röntgensäteitä. Kuva on koottu 30 erillisestä kuvasta, joiden yhteinen valotusaika on lähes neljä vuorokautta (94,2 tuntia).

  ikuisiksi ajoiksi, kertoo kaukoputken kotisivu.

Kuuma kaasu, joka on monen supernovan rikastamaa, karkaa Linnunradan keskustasta ulospäin ja sekoittuu muuhun galaksiin. - Galaksi on ekosysteemi, jonka kehitykseen keskustan aktiivisuus saattaa vaikuttaa ratkaisevasti, sanoo Daniel Wang Nasan tiedotteessa. Kuvan avulla aiotaankin tutkia Linnunradan alkuperää, kehitystä ja kohtaloa.

Leena Tähtinen on tähtitieteen dosentti, vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja. Tällä palstalla hän päivittää tähtitieteen uutistapahtumia.

‘ http://‘


chandra.harvard.edu