perjantai 30. joulukuuta 2016

Tähti ohittaa aurinkokuntamme lähietäisyydeltä

Oortin pilven sijoittuminen aurinkokunassa. Huomaa, että
etäisyysasteikko on logaritminen. Kuva Wikimedia Commons.
Marraskuussa julkaistun tutkimuksen[1] mukaan Gliese 710 niminen tähti[5] tulee ohittamaan aurinkokunnan erittäin läheltä. 

Ohitusetäisyys on vain 13 365±3125 au Auringosta ja tähti näkyisi meille Maahan -2,7 Mv, siis Jupiteria kirkkaampana. Ohituksen aikana tähden ominaisliike kuljettaa tähteä lähes kaariminuutin[2] vuodessa tähtien suhteen. Aivan heti ohitus ei tule tapahtumaan, sillä siihen kuluu aikaa 1,3541 miljoonaa vuotta.

Tutkimus perustuu tähtiä kartoittavan Gaia-avaruusobservatorion[3] ensimmäisiin tuloksiin. Ohitusetäisyys on niin lähellä aurinkokuntaamme, että tähti läpäisee aurinkokuntamme ulkoreunalla olevan sadasta miljardista komeettaytimestä koostuvan Oortin pilven[4]. Gliese 710 ohitus tulee häiritsemään Oortin pilveä enemmän kuin yksikään tähti aikaisemmin.

Lähivuosituhansina aurinkokunnan lähellä käy
useita tähtiä mutta yksikään niistä ei tule niin lähelle
kuin Gliese 710 1,3 miljoonan vuoden kuluttua.
Kuva Wikimedia Commons.
Tutkijat arvioivat, että 0,1 % komeetoista voi poistua pilvestä (aurinkokunnasta) ohituksen seurauksena ja 0,01 % siirtyä radalle, joka tuo ne aurinkokunnan sisäosiin. Luvut voivat olla pieniä, mutta kun lähtökohtana on miljardeja komeettoja, aurinkokuntamme sisäosissa vierailisi vuosittain kymmenkunta komeettaa ohituksen jälkeisinä vuosimiljoonina. Ensimmäiset komeetat tulisivat havaittaviksi noin miljoona vuotta ohituksen jälkeen.

Pienenä jälkinäytöksenä Gaia DR1 luettelon julkaisemisen jälkeen paljastui, että Gaian parallaksimittauksissa (etäisyys) on pieni (-0,25 millikaarisekunnin) systemaattinen virhe. Jos ja kun virhe otetaan huomioon, ohitusetäisyys pienenee hieman, ollen 12 788 au ja ohituksen ajankohta on noin 10 000 vuotta aikaisemmin.

Tutkimus jatkuu. Aihetta on tutkimassa useita tutkijaryhmiä ja kun Gaian uusimmat mittaustulokset saadaan, niin tulokset tarkentuvat entisestään. Varmaankin parin vuoden kuluttua tiedämme paljon enemmän.


Huomautukset

[1] Tutkimuksen tekijät ovat Filip Berski ja Piotr A. Dybczyński (Astronomical Observatory Institute, Faculty of Physics, A. Mickiewicz University, Słoneczna 36, 60-286 Poznań, Poland). Tutkimus julkaistiin 15.11.2016 Astronomy& astrophysics –verkkotiedejulkaisussa ja on vapaasti luettavissa http://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2016/11/aa29835-16.pdf

[2] RA -51,992 kaarisekuntia/vuosi ja DEC -5,514 kaarisekuntia/vuosi. Ominaisliike on noin viisinkertainen nykyisin suurimman ominaisliikkeen omaavan tähteen (Barnadin tähti) verrattuna.

[3] Gaia laukaistiin avaruuteen 19.12.2013 ja sen tehtävän on kartoittaa noin miljardin Linnunradan tähden paikat, ominaisliikkeet ja spektrit. Ensimmäiset mittaustulokset julkaistiin 14.9.2016 luettelona (Gaia Collaboration 2016) ja se kattoi mittaukset ajanjaksolla 15.7.2014–16.9.2015. Gaian mittaustulokset ovat tarkkuudeltaan kymmenkertaisia verrattuna aikaisemmin tarkimpana luettelona pidettyyn Hipparcosin tuottamaan HIP 2 -katalogiin verrattuna.

[4] Oortin pilven lasketaan ulottuvan noin 0,5 parsekin (1,6 valovuotta) etäisyyteen. Oortin pilvessä olevien komeettojen kiertoaika Auringon ympäri on useita kymmeniä miljoonia vuosia. Erilaisten gravitaatiohäiriöiden aiheuttamana muutamia kymmeniä vuosittain niistä alkaa lähestyä aurinkokunnan sisäosia.
[5] Tähti tunnetaan myös HIP 89825 Hipparcos-luettelon mukaan. Se on K7-spektriluokan kääpiötähti Käärmeen (hännän) tähdistössä (RA 18h 19m 50.84215s DEC –01° 56′ 18.9841″). Etäisyys tällä hetkellä on 64±2 valovuotta. Tähden massa on 0.6 M, säde 0.67 Rja lämpötila noin 4 250 K.




Katoaako pimeäaine?

Maailmankaikkeiden kehitys nykykäsityksen mukaan. Pimeä
aine syntyi muuna aineen ohella maailmankaikkeuden synnyn
jälkeen ensimmäisen sekunnin kuluessa.
Venäläiset tutkijat[1] ovat onnistuneet osoittamaan, että pimeän aineen[2] määrä varhaisessa maailmankaikkeudessa on ollut jonkin verran suurempi kuin nykyisin. 

Jos pimeän aineen katoaminen osoittautuu oikeaksi, niin se voi kertoa itse pimeästä aineesta jotakin. Nykyisin emme vielä tiedä mitä pimeä aine on, mutta väheneminen osoittaa mahdollisesti sen muodostuvan erilaisista alkeishiukkasista. Tässä suhteessa se muistuttaisi tavallista (näkyvää) ainetta, joka koostuu protoneja ja neutroneja muodostavista kvarkeista.

Uusimpien havaintojen mukaan nykyinen maailmankaikkeus näyttäisi sisältävän 4,9 % tavallista ainetta (galakseja, tähtiä planeettoja jne.) 26,8 % pimeää ainetta[3] ja 68,3 % pimeää energiaa. Pimeän aineen määrää pystytään tutkimaan vain muutamilla tutkimusmenetelmillä. Yksi näistä menetelmistä on kosmisen taustasäteilyn[4] (CMB) havaitseminen. Aikaisemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että varhaisessa maailmankaikkeudessa toimintaa ohjaavat parametrit (valonnopeus ja gravitaatio) näyttäisivät olevan hieman erisuuruisia kuin nykyisessä maailmankaikkeudessa.

Vaikka ero varhaisen ja nykyisen maailmankaikkeuden välillä ei ole suuri, se on kuitenkin enemmän kuin virherajat mahdollistavat. Tutkijat pähkäilevät nyt, että johtuuko havaittu ero jostain toistaiseksi tuntemattomasta virhetekijästä vai oliko varhainen maailmankaikkeus todella hieman erilainen kuin nykyinen?

Selitystä on etsitty hypoteesista, jonka mukaan pimeä aine ei olisikaan pysyvää, vaan se hajoaisi (tai katoaisi) ja näin muuttaisi maailmakaikkeuden parametreja. Tähän saumaan venäläiset tutkijat ovat nyt pureutumassa. He ehdottavat tutkimuksessaan, että pimeän aineen määrä olisi vähentynyt 2–5 % varhaisesta maailmankaikkeuden sisältämästä materiasta.

Jos tutkimus osoittautuu oikeaksi tai edes suuntaa antavaksi, se ei kuitenkaan vastaa kysymyksiin kuten jatkuuko pimeän aineen katoaminen nykyisessä maailmankaikkeudessa ja jos niin kuin nopeana? Hitaasti katoavalla pimeällä aineella pitäisi olla vaikutuksia kaukaisessa tulevaisuudessa maailmankaikkeuden ominaisuuksiin ja viimekädessä myös sen lopulliseen tilaan.

Huomautukset

[1] A. Chudaykin ja Dmitry Gormunov (Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences) ja Igor Tkachev (Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences ja Novosibirsk State University).  Tutkimus on julkaistu Physical Review D -tiedejulkaisussa Phys. Rev. D 94, 023528 – Published 29 July 2016.

[2] Ajatus pimeästä aineesta syntyi 1930-luvulla, kun galaksien tähtien kiertonopeudet eivät noudattaneetkaan aurinkokunnastammekin tuttua planeettojen nopeusjakaumaa siten, että mitä suurempi etäisyys kappaleella on massakeskipisteeseen (Aurinko) sen hitaampi kiertonopeus on. Pikemminkin galaksit näyttivät pyörivän kuin kiinteä kärrynpyörä. Tämä oli mahdollista vain jos galakseissa oli paljon ainetta, jota emme pystyneet näkemään.

[3] Pimeän aineen koostumus tai rakenne on arvoitus. Aine ei säteile sähkömagneettista säteilyä (valoa), joten sen havaitseminen tavanomaisilla tähtitieteen menetelmillä ei onnistu. Ainoa tapa, jolla se vaikuttaa tavalliseen aineeseen, on gravitaatio. Kaukaisten galaksien ympärillä oleva pimeä aine voimistaa galaksien gravitaatiolinssi-ilmiötä, joten vielä kaukaisemmassa avaruudessa olevat kohteet kuten kvasaarit, tulevat gravitaatiolinssin vaikutuksesta kirkkaammiksi.


[4] Kosminen taustasäteily (CMB) on jäänne 380 000 vuoden ikäisestä maailmankaikkeudesta, jolloin tapahtui elektronien sitoutuminen atomiytimien orbitaaleille (=rekombinaatio). Tällöin aineesta tuli sähköisesti neutraalia ja sähkömagneettinen säteily pääsi vapaasti etenemään maailmankaikkeudessa. Nykyisin maailmankaikkeus on laajentunut niin paljon, että kosmisen taustasäteilyn aallonpituus on kasvanut ja näemme sen nyt noin 2,7 K lämpötilaisena taustasäteilynä, joka näyttää tulevan suunnilleen tasaisesti joka suunnasta.


torstai 29. joulukuuta 2016

Kelloja on jälleen siirrettävä

Prahan vanhakaupungin raatihuoneen kello. Kuva
Wikimedia Commons.
Uudenvuodenyön aamun tunteina joudumme jälleen säätämään kellomme uuteen aikaan. Tällä kertaa ajanlisäys on 1 sekunti ja se tehdään 1.1.2017 (Suomen aikaa) kello 01.59.59 jälkeen, siis seuraava sekunti on 01.59.60 ja sitten 02.00.00.

Sekunnin lisäys vuorokauteen johtuu maapallonpyörimisen hidastumisesta, jonka pääosin aiheuttaa Kuu ja sen aiheuttama vuorovesivoima. Kuu etääntyy maapallosta noin 3,8 cm vuodessa. Etääntyminen kuluttaa energiaa ja sitä on saatavissa käytännössä vain maapallon pyörimisestä. Pyörimisenergian väheneminen näkyy pyörimisen hidastumisena.

Karkaussekunnin lisäämisestä on tässä blogissa kirjoitettua laajemmin


perjantai 23. joulukuuta 2016

Selitys löytyi Tabbyn-tähdelle

Kuvituskuva nyt vääräksi osoitetusta komeettaparvimaalista,
jolla pyrittiin selittämään Tabbyn tähden epäsäännölistä
himmenemistä.
 
Tutkijat[1] ovat löytäneen luontevan selityksen ns. Tabbyn tähden[2] himmenemiselle. Tähden virallinen tunnus on KIC 8462852 ja sen havaittiin himmenevän oudosti huomattavan paljon. Tämän tyyppisten tähtien kirkkauden vaihtelu on odotetusti korkeintaan noin1 % luokkaa mutta Tabbyn tähden epäsäännöllinen himmeneminen oli jopa 22 %.

Tähtenä KIC 8462852 on hieman Aurinkoa massiivisempi, kuumempi ja paljon nuorempi (ikä on alle miljardi vuotta). Sen sisäinen rakenne poikkeaa Auringon rakenteesta. Tähden radiatiivinen kerros on paksumpi ja vastaavasti pinnan konvektiivinen kerros on ohuempi kuin Auringolla. Tähti myös pyörii hyvin nopeasti itsensä ympäri, yhteen kierrokseen kuluu aikaa vain 0,88 vuorokautta.

Uusimman tutkimuksen mukaan kyseisen himmenemisen aiheuttaja on tähdessä tapahtuvat muutokset. Tähti on vakaan ja epävakaan tilan välissä, jolloin siinä tapahtuu ferromagneettisia faasimuunnoksia, jotka suoraan vaikuttavat siihen, kuinka kirkas tähti on.

Faasimuunnokset ovat hyvin yleisiä erityyppisissä tähdissä ja niitä tapahtuu myös Auringossa auringonpilkkujen ja niiden läheisyydessä tapahtuvien aurinkomyrskyjen ja purkausten alueella. Toisin sanoen ja samalla paljon yksinkertaistaen: Tabbyn tähden lyhytaikaiset ja voimakkaat kirkkaudenvaihtelut johtuvat jättimäisistä (tähti)pilkuista. Pitkäaikaista himmenemistä pilkut eivät kuitenkaan selitä: tähdessä on tapahtumassa muutakin, tutkijoiden kannalta jotakin uutta ja hyvin mielenkiintoista.

Ei ainoa lajissaan

Kansainvälinen tutkijaryhmä (johtajanaan Trevor J. David, Department of Astronomy, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91125, USA) on havainnut toisen (vaikkakaan ei samasta syystä), lyhytaikaisesti ja voimakkaasti himmenevän tähden. Tähti tunnetaan luettelotunnuksella RIK-210[3] ja se sijaitsee 472 valovuoden etäisyydellä meistä. Himmeneminen on noin 5–20 % 5,57 vuorokauden välein. Himmenemistaajuus vastaa tähden pyörimisaikaa, joten sen syytä joudutaan etsimään tähdestä itsestään.

Davidin tutkimusryhmän pääselitys himmenemiselle on, että tähden magneettikentässä on tähden mukana kiertävä pilvi, jonka materiaali himmentää tähteä. Pölypilvi voisi olla jäänne tähteen päätyneestä protoplaneetasta tai muusta sellaisesta. Myöhemmät fotometriset havainnot osoittavat, että himmenemistä ei enää esiinny ainakaan yhtä voimakkaana kuin Keplerin havainnoissa. Tutkijat pyrkivät saamaan moni-kanavaisia fotometrisiä havaintoja tähdestä, jolloin himmenemisen syy voi saada tarkemman selityksen.

Näiden kahden tutkimuksen perusteella lähinnä scifi-luokkaan kuuluvia selityksiä kuten Dysonin-kehiä tai –palloja, tai mitään muutakaan vieraan sivilisaation luomia megarakenteita ei voi pitää uskottavina selityksinä himmenemisille. Tutkimusmenetelmien ja -välineiden kehittyessä tulemme varmasti törmäämään vielä moniin, aluksi selittämättömiin ilmiöihin, mutta niiden tarkempi havainnointi ja tutkiminen paljastavat niistä monia mielenkiintoisia ja kiehtovia luonnonilmiöitä.

Huomautukset

[1] Mohammed A. Sheikh, Richard L. Weaver, and Karin A. Dahmen (Department of Physics, University of Illinois at Urbana Champaign, Urbana, Illinois 61801, USA). Tutkimus julkaistiin Physical Review Letters –tiedejulkaisussa 19.12.2016 (Phys. Rev. Lett. 117, 261101)

[2] Tähteä alettiin kutsua Tabbyn tähdeksi sen jälkeen kun Tabetaha ”Tabby” Boyajian (Yalen yliopisto) johtama tutkimusryhmä oli arvioinut tähden himmenemisen johtuvan tähteä kiertävästä valtavasta komeettaryhmästä. Selitys olisikin ehkä ”nielaistu” sellaisenaan ellei Jason Wright (Pensyvania State yliopisto) tutkimusryhmineen olisi julkaissut lehtiartikkelia aiheesta. He esittivät himmenemisen syyksi muukalaissivilisaatiota, joka olisi rakentanut tähtensä ympärille valtavan satelliiteista koostuvan megarakenteen tähden energian keräämiseksi. Artikkeli ”räjäytti potin”. Lähes jokainen kynnelle kykenevät tiedostusvälinen julkaisi oman version Wright’in selityksestä.

Tähti sijaitsee Joutsenen tähdistössä, sen visuaalinen kirkkaus on 11,7m , spektriluokka F3 V/IV (pääsarjan tähti), etäisyys 1480 valovuotta ja säde 1,58 RSun . Tähtikartoissa ja luetteloissa tähdellä on tunnuksia: TYC 3162-665-1, 2MASS 20061546+4427248 (numerosarja kertoo tähden koordinaatit), UCAC4 673-083862 ja WISE J200615.45+442724.7.

[3] Tähden, samoin kuin Tabbyn tähden, himmeneminen löydettiin avaruusteleskooppi Keplerin kokoamasta aineistosta. RIK-210 aineisto on peräisin Keplerin K2-vaiheen aineistosta ja tähti kuuluu Ylä-skorpionin OB assosiaatioon. Assosiaation ikä on vain 5–10 miljoonaa vuotta.

Katso myös artikkelit



tiistai 20. joulukuuta 2016

Talvipäivänseisaus huomenna 21.12.2016

Maapallon asento Auringon suhteen talvipäivänseisauksen
aikana. Tehtävä: sijoita Suomi kuvaan!.
Kuva Wikimedia Commons.
Vuoden kierto on edennyt talvipäivänseisaukseen. Tarkkaan ottaen seisaus on 21.12.2016 kello 12.44, jolloin Auringon ja Maan välinen etäisyys on 147 162 483 km ja Auringon näennäinen koko on 32’ 31”. Kaikkein lyhimmillään Auringon ja Maan välinen etäisyys on vasta parin viikon kuluttua 4. tammikuuta kello 16.15. Silloin etäisyyttä on 147 100 997 km.

Talvipäivänseisaus merkitsee sitä, että Auringon näennäinen liike on vienyt sen eteläiselle tähtitaivaalle mahdollisimman etelään. Seisaushetken jälkeen alkaa sen hidas paluu kohti pohjoista. Pohjoissuuntainen liikkuminen päättyy puolen vuoden kuluttua kesäpäivänseisaukseen, jolloin Aurinko on tähtitaivaalla kaikkein pohjoisimmillaan.

Meille pohjoisen pallonpuoliskon asukkaille talvipäivänseisaus näkyy lyhyenä päivänä. Esimerkiksi Tampereella päivän pituus[1] on vain 5 h 21 m ja Aurinko on etelässä ollessaan vain 5,1 asteen korkeudella horisontin yläpuolella. Kesäpäivänseisauksen aikaan vastaava Auringon korkeus on 52 astetta.

Rovaniemeltä[2] pohjoiseen on kaamos, eli Aurinko ei kohoa horisontin yläpuolelle lainkaan. Kaamoksen pituus vaihtelee paikkakunnan mukaan ja esimerkiksi Utsjoella Aurinko näkyi edellisen kerran 25. marraskuuta ja seuraavan kerran se nousee horisontin yläpuolelle 17. tammikuuta 2017.

Talvipäivänseisaukseen liittyviä muitakin lukuja voisi tässä esitellä. Auringonnousu on 9.41, etelämeridiaanin ylitys tapahtuu kello 12.22 ja auringonlasku on 15.03. Varhaisin auringonlasku tapahtui 16.12.2016 kello 15.02.33 ja vastaavasti myöhäisin auringonnousu tulee tapahtumaan 26.12.2016 kello 9.43.04, laskettuna Tampereen horisontin mukaan.

Huomautukset

[1] Tässä yhteydessä päivällä tarkoitetaan aikaa jonka Aurinko on horisontin yläpuolella.

[2] Rovaniemellä päivän pituus on vain 2 h 16 min.

tiistai 13. joulukuuta 2016

YK nimesi Kansainvälisen asteroidipäivän

Lakoontunut metsää Tunguskan  alueella. Kuva on
vuodelta 1927, jolloin Leonid Kulik johti ensimmäistä
törmäyspaikalle saapunutta tutkimusretkikuntaa.
Kuva Wikimedia Commons.
Yhdistyneet kansakunnat (YK) on nimennyt kesäkuun 30. päivän Kansainväliseksi asteroidipäiväksi. Ensivuonna tätä päivää vietetään ensimmäisen kerran. Päivän tarkoituksena vaikuttaa siihen, että avaruudesta tulevan uhkan torjumiseen kehitettäisiin keinoja ja maapallo säilyisi (edelleen) turvallisena asuinpaikkana ihmiskunnalle. Asteroidien törmäyksiä ei ole helppo torjua mutta ehkä kuitenkin joissakin tapauksissa se on mahdollista.

Kansainväliseksi asteroidipäiväksi valikoitui kesäkuun 30. päivä, koska silloin on vuonna 1908 Tunguskan (Siperia) törmäyksen vuosipäivä. Tunguskaan törmäsi joko pieni asteroidi tai komeettaydin (lähinnä vesijäätä), joka ”räjähti”[1] pirstaleiksi ilmakehässä[2]. Vapautunut energia on ollut arviolta noin 15 megatonnia[2] TNT-räjähdettä ja paineaalto kaatoi ja poltti noin 2 000 km2 metsää. Törmäyskraatteria alueelle ei ole syntynyt. Räjähdyksen aiheuttamat seismiset aallot havaittiin kaikkialla maapallolla.

NASAn arvion mukaan seuraavan sadan vuoden aikana on 0,01 % mahdollisuus yli kilometrin luokkaa olevan asteroidin törmäykseen. Joitakin lähiohituksia on odotettavissa, mutta niidenkään ei odoteta törmäävän maapalloon. Asteroidien radat kuitenkin muuttuvat pitkällä aikavälillä ja lähiohitusten seurauksen, joten suuren luokan törmäys maapalloon on varmaa ja vain ajan kysymys milloin se tapahtuu.

Erikokoisia ja erilaisia asteroideja, joita on onnistuttu
lähestymään luotaimin. Kuva NASA.
Yksi merkittävimmistä törmäyksistä, josta on voitu löytää jälkiä maapallolta, oli 65,5 miljoonaa vuotta sitten tapahtunut noin 10 km kokoisen asteroidin törmäys. Törmäyksen arvioidaan aiheuttaneen välittömien paine- ja törmäyksessä sinkoutuneiden maakerrosten putoamisen aiheuttamien vaikutusten lisäksi ilmaston muutoksesta johtuvat seuraukset.

Törmäyksessä ilmakehään joutunut hienojakoinen pöly, palokaasut ja rikkidioksidi yhdessä muuttivat ilmastoa niin paljon, että tapahtui joukkosukupuutto koko eliökunnassa. Ilmastonmuutoksen ja sukupuuton määrään on ilmeisesti myös vaikuttanut Deccan suuret rakotulivuoret, joiden miljoonia vuosia jatkuneet purkaukset tapahtuivat samoihin aikoihin, purkaukset on ajoitettu 68–66 miljoonaa vuotta sitten tapahtuneiksi. Silloisen ilmastonmuutosten yksityiskohdat ovat vielä selvittämättä ja niistä on olemassa useita erilaisia mutta vahvistamattomia teorioita.

Huomautukset

[1] Ilmiöstä käytetään nimitystä räjähdys, vaikka asteroidin tai komeetan pirstoutuminen ilmakehässä ei ole varsinainen räjähdys. Pirstoutuminen on kuitenkin niin äkillinen ja nopea, että se näyttää räjähdykseltä. Pirstoutumisen syy on ilmakehän aiheuttama avaruudesta tulevaan kappaleeseen kohdistuva mekaaninen voima, joka ylittää kappaleen sisäisen koheesion (koossapitävän voiman). Tilanne muistuttaa jossain mielessä juomalasin pirstoutumista lattiaan sen pudottua pöydältä. Ilmakehän aiheuttama voima monikymmenkertaisella äänennopeudella avaruudesta tulevalle kappaleelle on verrattavissa betonilattian aiheuttamaan voimaan juomalasille.

[2] Räjähdyskorkeus on ollut noin 5–10 km. Se on ollut epätavallisen matalalla, sillä vastaavat asteroidien tai meteoriittien räjähtäminen tapahtuu noin 20–40 km korkeudella.

Tunguskan räjähdystä on tutkittu hyvin paljon, mutta erilaisia vaihtoehtoja aiheuttajasta on edelleen monia. Tuskin koskaan saadaan selville sitä, millainen kappale Tunguskaan törmäsi, ellei onnistuta löytämään avaruudesta tulleita kiviä tai muita jäänteitä esimerkiksi alueen järvien sedimenttikerroksista. Näitäkin on kyllä tutkittu mutta mitään selvää, yhden teorian vahvistavaa ei toistaiseksi ole löydetty. Vuoden 1908 kerrostumista ympäri maapallon on löydetty vain epätavallisia pitoisuuksia iridiumia, jota maaperässä on erittäin vähän. Iridiumin löytyminen osoittaa tapahtuman kosmisen alkuperän.


[3] Vapautunut energiamäärä oli 185-kertainen Hiroshimaan pudotetun atomipommiin verrattuna.


maanantai 5. joulukuuta 2016

Oletko hankkimassa kaukoputkea?

Joulun lähestyessä moneen perheeseen saattaa tulla iloinen perhetapahtuma: on päätetty hankkia kaukoputki, lähinnä jälkikasvun vaatimuksesta. Vanhemmillakin voi olla sen verran kiinnostusta asiaan joten hankintapäätös on helppo tehdä. Siihen se helppous sitten päättyykin. Mistä tietoa kaukoputken hankintaan, ettei tulisi hankittua sutta ja sekundaa.



Tässä blogissa olen käsitellyt kaukoputkia ja niiden hankitaan 25 artikkelissa. Tässä kokoelma linkkejä artikkeleihin, jotka muutoin saattavat helposti painua unholaan muiden artikkelien peittäminä.

Yleistä asiaa kaukoputkista

Kaukoputkityypit

Mitä kaukoputkella näkee ja mitä ei!

Jalustat

Okulaarit

Etsin

Suotimet

Kollimointi

EQ-jalustan suuntaus



Tähtiharrastajan kaukoputki: Ensimmäinen kaukoputkeni

Kuva © Kari A. Kuure.
Vierailu tähtitornilla voi tartuttaa kaukoputkikuumeen lähtemättömästi keneen tahansa. Usein alttiimpia tartunnalle ovat noin kymmenvuotiaat jälkeläiset, jotka seuraavana aamuna ilmoittavat haluavansa kaukoputken. Siinä sitä sitten on vanhemmilla ihmettelemisillä!

Kaukoputkikuume voi kyllä iskeä varttuneempaankin ihmiseen ja se on aivan yhtä vaikea paikka kuin auto- tai venekuume. Kuume ei parane muutoin kuin hankkimalla se kaukoputki, mutta millainen?

Kaukoputkea hankittaessa tulisi pitää mielessä se, että mielikuvat tähtiharrastuksesta ja havaitsemisesta ovat yleensä paljon romanttisempia kuin mitä se todellisuudessa on! Tähtitaivaan kohteet eivät ole värikkäitä ja eikä niin yksityiskohtaisen selkeitä, kuin kirjojen ja lehtien kuvissa. Kuvat kun on otettu yleensä ammattilaiskaukoputkilla, tai vaativat rankaa kuvankäsittelemistä jne.

Pimeässä silmä havaitsee vain harmaan eri sävyjä, ja rauhaton ilmakehä rajoittaa yksityiskohtien erottumista sitä enemmän mitä lähempänä horisonttia kohde on. Valitettavan usein kaukoputken antama kuva mistä tahansa planeetasta on pehmeä, ”kiehuva” valoläikkä, josta ei saa mitään selvää. Syy tähän ei kuitenkaan ole sen paremmin havaitsijan kuin kaukoputkenkaan, fysiikan lakeja ei vain pysty rikkomaan.

Nykyisin on tarjolla monenlaisia kaukoputkia, niin hinnaltaan kuin malliltaankin. Internetissä kaukoputkien myyjien sivustoja selatessa saa kyllä infoähkyn, sillä tarjolla on vaikka millaista laitetta. Miten niistä voisi sen oikean valita? Tähän kysymykseen tämä artikkeli pyrkii vastaamaan.

1. Milloin ja missä havaitaan?

Kaikkein perimmäinen kysymys on se, missä ja milloin havaintoja tehdään? Onko tarkoitus tai mahdollisuus havaita vain satunnaisesti Kuuta, vai tulisiko kaukoputkea voida käyttää myös planeettojen tai jopa syvän taivaan kohteiden havaitsemiseen?

Ihmiset asuvat suurimmaksi osaksi kaupungeissa tai niiden esikaupunkialueilla. Vain harva enää asuu täysin maaseudulla, jossa ei ole naapureiden valoja häiritsemässä yöllistä harrastusta. Kaupungeissa ja niiden liepeillä havaintoja tehtäessä rajoittavana tekijänä on valosaaste, joka tulvii kaikkialle, vieläpä aika pitkälle maaseudullekin. Valosaaste rajaa aika suuren joukon mielenkiintoisista havaintokohteista pois, pelkästään sen vuoksi, että taivaalta heijastuva valo estää niitä näkymästä.

Kaupunkimaisessa ympäristössä havaintoja tehtäessä voidaan keskittyä vain kirkkaimpiin kohteisiin, kuten Kuuhun, planeettoihin ja harvoihin syvän taivaan kohteisiin, jotka ovat riittävän kirkkaita näkyäkseen valosaasteen läpi. Tämä merkitsee kaukoputkivalinnalle sitä, että kaikki havaittavissa olevat kohteet tulevat näkymään pienehköllä, enintään 127 mm (5”) kaukoputkella.

Satunnaisesti Kuuta ja mahdollisesti planeettoja katseleva ei tarvitse havaintovälineekseen kovinkaan suurta kaukoputkea. Kuu on sen verran kirkas kohde, että tavallisesti siitä tulevaa valoa joudutaan jopa himmentämään kuusuodattimella. Näin etenkin, jos Kuun vaihe on lähestymässä täysikuuta, tai se on juuri sivuutettu. Kaukoputken kooksi riittää tällaisessa tapauksessa 70­­–90 mm.

Kaukoputken mittana käytetään yleensä objektiivin tai pääpeilin halkaisijaa. Kaukoputken tyypiksikin (joita käsittelen myöhemmin) voi silloin valita monikäyttöisen maakaukoputken tähtikaukoputken sijaan.

Kaupungeissa, esikaupunkialueilla ja maaseututaajamissa kaukoputken hankinnan yhteydessä tulisikin hankkia myös valosaastesuodatin. Voimakkaasti valosaasteisilla alueilla, suodattimeksi sopii UHC-suodatin, joka leikkaa elohopea- ja natriumhöyrylamppujen säteilemiä valon aallonpituuksia, mutta jättää koskemattomiksi useimpien syvä taivaan kohteiden säteilemät aallonpituudet. Maaseututaajamissa ja Kuuta sekä planeettoja havaitessa suodattimeksi yleensä riittää kontrastiboosteri ja sen lisäksi keskitumma harmaasuodatin. Joidenkin kaukoputkien mukana tulee vihreä Kuu-suodatin, joka kyllä riittää alkuun Kuun katselemiseen. Muuhun käyttöön se ei sovellu.

Valosaasteettomalla maaseudulla (kesämökillä) havaitessa ja mahdollisesti kiinteälle havaintopakalle tai jopa tähtitorniin voi hankkia suuremman kaukoputken. Tällöin ensimmäiseksi kaukoputkeksi kysymykseen saattaisi tulla 8” eli noin 200 mm kaukoputken hankinta, vaikka yleensä sellaisen hankintaa suosittelen vasta muutaman vuoden harrastamisen jälkeen.

2. Liikuteltavuus

Kaupunkimaisessa ympäristössä tavallisimpia havaintopaikkoja ovat parveke tai lähipuisto. Joskus kuitenkin tarjoutuu tilaisuus matkustaa kaupungin ulkopuolelle, ja joskus jopa valosaasteettomille paikoille (jos niitä jostakin enää löytyy?). Tällöin kaukoputken liikuteltavuus on olennaisen tärkeää.

Liikuteltavuutta arvioitaessa luonnollisesti itse kaukoputken koko ja paino ovat ne tärkeimmät tekijät. Sen lisäksi myös jalustan koko, paino, mutta myös tukevuus joutuvat harkintaan. Usein, valitettavasti, kevyehkö jalusta on heiveröinen, eikä jaksa kannatella kaukoputkea riittävän vakaasti. Seuraus tästä on, että kaukoputki ja sitä myöten myös kuva heiluu villisti. Tällöin tietysti havaintojen tekeminen vaikeutuu tai jopa estyy kokonaan. Tukeva jalusta, vaikka hieman massiivisempikin, on aina varma ratkaisu, vaikka se jouduttaisiin tekemään kaukoputken koon kustannuksella.

3. Kaukoputkityypit

Jos edellä käsitellyistä asioista kaukoputken ostamista suunnittelevalle on muodostunut jonkinlainen käsitys havaitsemismahdollisuuksistaan, seuraavaksi on ratkaistava kysymys kaukoputken tyypistä. Tarjolla on hyvin monenlaisia ja kauppiaat suosittelevat aloittelijoille mitä milloinkin. Seuraavassa käsittelen joitakin kaukoputkityyppejä käytettävyydeltään helpoimmasta alkaen. Kaukoputken käyttäminen vaatii opettelua, joten liian vaikeasti käsiteltävään kaukoputkityyppiin ei pitäisi sortua kauppiaan vakuutteluista ja ”best prize” -tarjouksista huolimatta.

3a. Maakaukoputki

Maakaukoputki on tarkoitettu ensisijaisesti maakohteiden havaitsemiseen. Tällaisia maakohteita voivat olla linnut, etäiset maastokohteet tai vaikkapa ampujien maalitaulut. Kaukoputki näyttää kohteen oikein päin, joten kohde on siten helposti tunnistettavissa. Maakaukoputkella voi kyllä katsella tähtitaivaan kohteita. Kuu ja planeetat näkyvät silloin samassa asennossa kuin paljain silmin, suurempana vain.

Maakaukoputkia on tarjolla useita erilaisia ja etenkin erihintaisia. Halvimmat tarjoustuotteet lähtevät alle satasen hintaan, mutta kalleimmista voi joutua maksamaan tuhansia euroja. Sanomattakin on selvää, että halvimman ja kalleimman välillä täytyy olla aika suuri laatuero, niin kuvan laadussa kuin rakenteessakin.

Maakaukoputket on useimmiten linssikaukoputkia. Objektiivi muodostuu yleensä kaksiselementtisestä akromaatista, joka periaatteessa antaa aivan tyydyttävän kuvan. Kuvan laatu tulisi kuitenkin ennen ostopäätöstä tarkistaa. Kuvan tulee olla kirkas ja terävä laidasta laitaan, ja siinä ei saa esiintyä selkeästi havaittavia värivirheitä ja kuvakentän tulisi olla tasaisesti valaistunut, siis ei havaittavaa reunatummentumista vaaleaa seinää katsottaessa.

Kalleimmissa maakaukoputkimalleissa on objektiivina kolmilinssiset apokromaattiset linssit. Kuvan laatu niissä on yleensä täysin moitteeton. Tällaisten kaukoputkien hinta on kuitenkin yleensä niin paljon korkeampi, että se rajoittaa jo luonnollisesti niiden hankintaa. Apokromaattista maakaukoputkea parempana vaihtoehtona pidänkin varsinaisen (apokromaattisen)tähtikaukoputken hankintaa, jonka yleensä saa hankittua apokromaattista maakaukoputkea paljon edullisemmin.

Maakaukoputken okulaari voi olla kiinteä tai vaihdettava. Kiinteät okulaarit ovat usein zoomattavia, eli kuvan suurennusta voidaan muuttaa. Kuvan laatu ei saisi kuitenkaan huonontua, eikä kuvakentän liiaksi kaventua suurimmallakaan suurennuksella. Vaihdettavat okulaarit sen sijaan antavat parhaimman kuvan, mutta ovat yleensä ylihinnoiteltuja ja merkkikohtaisia. Joidenkin kaukoputkien mukana saattaa tulla sovitin, jolla tavallisia (ja usein edullisempia) tähtikaukoputken okulaareja voi käyttää tämän tyyppisessä kaukoputkessa. Joskus sovittimen voi hankkia lisävarusteena.

3b. Linssikaukoputki

Kuvan linssikaukoputki on varustettu
aurinkosuotimella.
Kuva © Kari A. Kuure.
Linssikaukoputket ovat perinteisiä tähtikaukoputkia. Tähtikaukoputken muodostama kuva on ylösalasin ja näin ollen se soveltuu huonosti maakohteiden havainnointiin. Kulmapeilin avulla kuva kyllä kääntyy pystysuunnassa oikein päin, mutta on edelleen peilikuva. Kulmaprisma kääntää kuvan täysin oikeinpäin, mutta välineenä se on arvokkaampi hankinta kuin kulmapeili.

Linssikaukoputki soveltuu erinomaisesti Kuun ja planeettojen havainnointiin. Usein objektiivin halkaisija on varsin vaatimatonta luokkaa, joten tämä kaukoputkityyppi ei sovellu syvä taivaan kohteiden havaitsemiseen aivan paria kolmea kirkkainta kohdetta lukuun ottamatta. Hyvälaatuinen kaukoputki antaa terävän ja kontrastisen kuvan, kun taas huonolaatuinen ”tavaratalo” kaukoputki pilaa takuuvarmasti orastavan harrastuksen.

Linssikaukoputkien perustyyppi on kaksilinssisellä akromaattisella objektiivilla varustettu putki. Kaukoputken polttoväli voi olla 400–1200 millimetriä.  Pitkäpolttovälinen linssikaukoputki on kuitenkin hieman hankala käsitellä ja tärinäarka, joten suositeltavin polttoväli on enintään 600–700 millimetriä.

Akromaattisessa objektiivissa voi olla joitakin kuvan laatuun vaikuttavia ominaisuuksia, joita on vaikea korjata. Edullisimpien kaukoputkien objektiivit ovat yleensä ilmavälisiä, jolloin kuvassa näkyy värivirheitä (väärä-väri-ilmiö) etenkin suurien kontrastierojen rajamailla. Niitä voi kyllä jonkin verran korjata suodattamalla, mutta suodatin saattaa olla sen verran arvokas hankinta, että senkin rahan voisi paremmin käyttää sijoittamalla laadukkaampaan akromaattiin (kitatut linssit) tai apokromaattiseen kaukoputkeen.

Apokromaattinen objektiivi on tehty kolmesta linssistä. Nykyisin tällaisissa linsseissä käytetään yhtenä linssinä Extra Low Dispersion eli ED-lasia, jolloin kuva on yleensä täysin virheetön. Haittapuolena on kuitenkin kaukoputken perusmallia huomattavasti korkeampi hinta. Lisähinta yleensä kannattaa maksaa, vaikka sitten kaukoputken koon kustannuksella. Hieman pienempi ED- kaukoputki saattaa mahtua budjettiin, ja on pitkän päälle tyydyttävämpi hankinta.

3.c Smith-Cassegrain ja Maksutov -tyyppiset kaukoputket

Pieni S-C-kaukoputki. Kuva © Kari A. Kuure.
Molemmat kaukoputkityypit ovat kasvattaneet viime vuosina suosiotaan huomattavasti lähinnä käytettävyytensä ja edullisen hankintahintansa vuoksi. Aikaisemmin nämä kaukoputket olivat kalliita, mutta Kiinassa aloitettu massatuotanto on tehnyt niistä markkinoiden edullisimpia malleja. Kehityksen suuntaa on pidettävä hyvänä, sillä näiden laitteiden kuvan laatu on yleensä hyvä tai jopa erinomainen.

Molemmissa kaukoputkityypeissä valoa kokoavan elementtinä on pääpeili. Pääpeilistä valo heijastetaan apupeiliin, josta edelleen pääpeilissä olevan reiän kautta putken taakse, jonne kuva muodostuu. Tällöin kaukoputken käyttäminen on luonnikasta ja muistuttaa linssikaukoputkien käyttämistä.

Samankokoisista kaukoputkista Smith-Cassegrain (SC) on hieman kevyempi, johtuen ohuemmasta korjauslinssistä. Vastapainoksi Maksutovin(M, MC tai MSC) huoltotarve on jonkin verran vähäisempi ja rakenne hieman tukevampi.  Näin ollen on aivan makuasia, kumman tyyppisen kaukoputken valitsee! Usein valmistajilta on saatavissa ainakin muutamia keskikokoisia laitteita molempina tyyppeinä.

Näissä kaukoputkityypeissä on pitkä polttoväli ja suhteellisen pieni valovoima. Kameran linssinä niiden ”aukko” liikkuu siellä f/8 – f/15 välillä. Pitkästä polttovälistä johtuen, niiden ”tosikentän” laajuus taivaalla on kapeahko, tyypillisesti siinä 1,5–0,8°. Täydenkuun halkaisija on hieman enemmän kuin 0,5°.

Pitkästä polttovälistä johtuen kaukoputkella saatava suurennus on jo merkittävä tavallisimmilla okulaareilla. Näin ollen ne sopivat erityisen hyvin Kuun, planeettojen, kaksoistähtien, pallomaisten tähtijoukkojen ja mahdollisesti kirkkaimpien galaksien havainnointiin. Himmeitten tähtisumujen havainnointiin niiden valovoima on hieman vähäinen ja avonaisten tähtijoukkojen havainnointiin niiden antama kuvakettä on hieman liian kapea.

3d. Newton-kaukoputki

Newto-kaukoputki syvä taivaan
kohteiden havaitsijoille.
Newton-kaukoputki on usein se kaukoputkimalli, jota kauppiaat suosittelevat ensimmäiseksi kaukoputkeksi. Kauppiaan vakuutteluihin ei pidä uskoa, sillä tämä putkityyppi on vaikea aloittelijalle ja kokeneellekin harrastajalle erittäin työläs monien huolto- ja käyttötoimenpiteiden vuoksi.

Newton-kaukoputket ovat yleensä erittäin edullisia ja niiden kuvanlaatu on kohtalainen. Valovoimaisessa Newton-putkessa kuvassa on koma-virhettä , siis tähdet näkyvät komeettamaisina viiruina kuvakentän reunoilla. Sen korjaaminen vaatii yleensä suhteellisen kalliin korjauslinssin.

Rakenteellisesti Newton-putki on pitkä. Se on siis vaikeasti kuljetettava, ja vaatii erittäin tukevan jalustan. Lisäksi jalustan valmistuksessa syntyneet epätarkkuudet (toleranssit) näkyvät pitkästä rakenteesta johtuen kuvan voimakkaana heilumisena.

Suurikokoisena, paljon valoa keräävänä valovoimainen (f/5) Newton-putki soveltuu syvä taivaan kohteiden havainnointiin. Planeettojen havainnointiin putki sopii huonommin, sillä pienikin optisten osien virhekohdistus heikentää kuvan laatua merkittävästi, etenkin kontrasti ja erotuskyky heikkenevät planeettojen vaatimilla suurilla suurennuksilla.

4. Okulaarit

Valikoima erilaisia okulaareja. Kuva © Kari A. Kuure.
Kuvan laadun määrä koko optinen ketju, ja niinpä heti kaukoputken hankinnan yhteydessä tulisikin ostaa pari laadukasta okulaaria (sekä mahdollisesti laadukas Barlow-putki). Kaukoputkien mukana yleensä tulee pari okulaaria (ja mahdollisesti muitakin varusteita), mutta niiden laatu on yleensä korkeintaan tyydyttävä mutta varsin usein heikko.

Hyvä okulaari (esimerkiksi superplösl) maksaa helposti yli 80–120 euroa. Sijoitus kyllä kannattaa, sillä kaukoputken vaihtuessa okulaarit kuitenkin säilyvät täysin käyttökelpoisina vuosikausia. Ensimmäisten okulaarien suositeltavia polttovälejä ovat noin 13 mm, 17 mm  ja 30 mm polttoväliset okulaarit. Okulaarien valinnoissa tulisi kiinnittää moneen muuhunkin asiaan huomiota, mutta riittävän laadukkaassa okulaarissa nämä muut asiat ovat kohdallaan.

Barlow-putkella saadaan kasvatettua okulaarin antamaa suurennusta yleensä kaksinkertaiseksi. Tämä tarkoittaa sitä, että edellä esimerkiksi mainituilla 13 mm ja 17 mm okulaareista saadaan yhdessä 2× Barlow-putken kanssa sama suurennus kuin 6,5 mm ja 8,5 mm okulaareilla. Näin ollen käytettävissä olevat okulaarien polttovälit määrältään tuplaantuvat yhden laitteen hankinnalla. Aivan ilmaiseksi tämä ei kuitenkaan tapahdu, sillä yleensä hintana on kuvan laadun heikkeneminen. Jos Barlow-putki on hyvälaatuinen (ja hankintahinta sen mukainen), kuvan laadun heikkeneminen on kuitenkin lähes huomaamatonta.

Jotkin okulaarimallit eivät sovellu käytettäväksi Barlow-putken kanssa, sillä niissä itsessään saattaa olla jo valmiiksi sisäänrakennettuna Barlow-elementti. Yksityiskohtaisempia tietoja kustakin okulaarityypistä ja valmistajan mallista löytyy yleensä valmistajan nettisivuilta.

5. Suodattimet

Käyttökelpoisia suotimia.
Kaukoputkikauppiaat kauppaavat myös runsaasti erilaisia lisävarusteita. Etenkin edullisen tuntuiset suodatinsetit tuntuvat olevan ylipääsemätön houkutin lisätä liikevaihtoa. Muuta arvoa niillä sitten ei olekaan.

Harrastuksen alkuvaiheessa tarvitaan vain pari kolme suodatinta:
      • täysin kirkas suodatin lähinnä pölysuojaksi, esimerkiksi Astronomik MC-Klarglas 1,25"
  • kontrastiboosteri tai valosaastesuodatin, esimerkiksi Baader Contrast Booster 1,25” tai Astronomik CLS- suodin 1,25".
  • harmaa- tai kuusuodattimen, esimerkiksi Baader harmaasuotimet (12,5 % ja/tai 25 %) tai Celestron kuusuodin (18 %).

Esimerkeissä mainitut vaihtoehtoiset suodattimet eivät ole täysin 1:1 lajissaan, vaan niillä on hieman poikkeavia ominaisuuksia suodatettavien aallonpituuksien ja suodatuksen voimakkuuden suhteen. Ne kuitenkin vastaavat hyvin toinen toisiaan visuaalisessa havaitsemisessa.

Kirkkaan suodattimen kanssa voi olla ongelmia kiinnittämisessä, se kun tulisi tehdä sellaiseen osaan, joka on kiinni kaukoputkessa jatkuvasti. Lisäksi, jos kiinnitys tehdään liian kauas okulaarista, suodattimen kehys voi vinjetoida (aiheuttaa reunatummentuman) kuvaa. Jotkin suodatinvalmistajat valmistavat esimerkiksi SC-kaukoputkeen sopivia suodattimia. Ne ovat hinnakkaampia kuin vastaavat okulaarisuodattimet, mutta ne estävät kaukoputken sisäpuolisen pölyyntymisen hyvin tehokkaasti. Jos kulmapeiliä pidetään kaukoputkessa kiinni jatkuvasti, niin silloin suodattimen voi kiinnittää siihen osaan, joka menee kaukoputken okulaariputken sisään. Tämä on mahdollista, jos kulmapeilissä on suodinkierre.

Pölysuojan olemassa olo siirtää pölyyntymisestä johtuvaa remontin tarvetta kauas tulevaisuuteen. Joka tapauksessa tarvitset sulkutulpan kaukoputken säilytyksen ajaksi, yleensä se tuleekin kaukoputken mukana. Pöly on kaukoputken pahin vihollinen ja sen pääsyn estäminen kaukoputkeen on tärkeää.

Kontrastiboosteri ja valosaatesuodatin (UHC tai CLS)suodattavat kaupungin lähistöllä aina taivaalla olevaa valosaastetta. Se näkyy valokuvissa punertavana hohteena kaikkialla taivaalla.  Se estää heikkovaloisia kohteita näkymästä, vaikka ne muutoin olisivatkin kaukoputkella nähtävissä.

Harmaa- tai kuusuodatinta tarvitaan nimenomaan Kuun ja planeettojen havaitsemisessa. Etenkin lähellä täysikuuta Kuu on sen verran kirkas, että ilman suodatinta se tahtoo häikäistä. Planeetat eivät häikäistymistä aiheuta, mutta silmä verkkokalvo saturoituu paikallisesti ja kohteista katoaa kaikki yksityiskohdat. Himmentämällä (siis suodatinta käyttäen) riittävästi saturaatiota ei tapahdu ja yksityiskohdat tulevat näkyville. Vaihtoehtoisesti polarisaatiosuodatinparilla voi säätää läpäisevän valon määrää 50–0 %.

Värillisiä suotimia kaupataan hyvin edullisina paketteina. Käytännössä niitä ei tarvita lainkaan, joten unohda ne myyjän vakuutteluista huolimatta. Aikaisemmin vaalean keltaista käytettiin lisäämään kontrastia mutta nykyisin kontrastiboosteri hoitaa asian paljon tehokkaammin. Pitempään harrastaneet voivat käyttää hyvin vaaleita värillisiä suodattimia, joilla voi saada joitakin planeettojen yksityiskohtia helpommin näkyville. Paketeissa myytävät värisuodattimet ovat kuitenkin yleensä liian tummia ja tarkoitettu hyvin valovoimaisten ja isohkojen kaukoputkien kanssa käytettäväksi.

Suodattimien kohdalla pätee sama sääntö kuin muidenkin varusteiden ja laitteiden kohdalla: Laatuun kannattaa sijoittaa, sillä kaikkein halvimpien hinta on saatu alaspäin vain laadusta tinkien!

6. Jalustat

EQ-jalusta.
Aivan yhtä tärkeä asia kuin oikea kaukoputkityyppi, on jalusta.  Kaukoputket yleensä ostetaan paketeissa joihin myös jalusta kuuluu.  Tämä vaihtoehto ei kuitenkaan ole paras, vaikkakin aloitteleva tähtiharrastaja yleensä pääsee kaikkein helpoimmalla hankkiessaan tällaisen paketin.

Pakettijalustat ovat yleensä liian kevytrakenteisia tai peräti aivan väärän mallisia itse kaukoputkelle. Etenkin rakenteellisesti pitkät Newton- ja linssikaukoputket myydään säännöllisesti liian heiveröisten jalustojen kassa. Lopputuloksena on heiluvia ja täriseviä yhdistelmiä, joilla havaintojen tekeminen on enempi tuskaa kuin nautintoa.

6a. Ekvatoriaalinen eli EQ-jalusta

Jalusta koostuu kolmijalasta ja seurantakoneistosta. Kolmijalka on halvemmissa kaukoputkipaketeissa yleensä alumiiniprofiilia, jota ei voi pitää kovinkaan hyvänä ratkaisuna. Tällainen jalusta yleensä tärisee voimakkaasti, ja tärinän vaimeneminen kestää pitkään.

Selkeästi parempi kolmijalkamalli on teräsputkesta rakentuva malli. Ne ovat yleensä jykevämpiä ja tärinät vaimenevat suhteellisen nopeasti (tärinätöntä jalustaa ei ole olemassa). Onneksi nykyisin yhä useampi kaukoputkipaketti sisältää tällaisen kolmijalan tai sen voi hankkia vaihtoehtoisena.

Seurantakoneisto koostuu kahdesta toisiinsa nähden suorassa kulmassa olevasta akselistosta, niihin liittyvistä tukirakennelmista ja vaihteistoista. Tarkoituksena on, että oikein pystytetyn ja suunnatun seurantakoneiston tuntiakseli (RA-akseli) on samansuuntainen maapallon pyörimisakselin kanssa. Toisin sanoen, tuntiakselin suunasta taivaalta pitäisi löytyä Pohjantähti, joka sijaitsee vain 0,6° etäisyydellä tähtitaivaan pohjoisnavasta.

Deklinaatio-akseli on kohtisuorassa tuntiakseliin nähden ja sen avulla kaukoputki voidaan kohdistaa taivaan ekvaattorista eri kulmaetäisyyksillä oleviin kohteisiin.

Tuntiakseli (ja deklinaatioakseli) voidaan varustaa seurantaa ja suuntaamista helpottavilla sähkömoottoreilla. Etenkin tuntiakselin varustaminen moottoroidulla seurannalla on järkevää jo harrastuksen alkuvaiheessa. Joissakin jalustamalleissa moottorointi on jo valmiiksi tehty.

Seurannan toimimisen edellytyksenä on, että jalustaja seurantakoneisto on suunnattu huolellisesti Pohjantähden avulla pohjois-eteläsuuntaiseksi ja tuntiakseli on säädetty oikeaan korkeuskulmaan havaintopaikan maantieteellisen leveyden mukaan. Suuntaaminen pelkästään Pohjatähden avulla on riittävä visualihavainnointiin, mutta valokuvaamista varten suuntaus on tehtävä paljon tarkemmin.

6b. Atsimutaallinen jalusta

Atsimutaallinen jalusta on hyvin suosittu ”lapsille” tarkoitetuissa kaukoputkissa. Niissä ei ole varsinaista seurantakoneistoa, vaan kaukoputken suuntaaminen kohteeseen tapahtuu suoraan suunnan ja kohteen korkeuden mukaan. Ongelmana tälle jalustatyypille voidaan pitää sitä, että havaitsija joutuu huolehtimaan kohteen pysymisestä kaukoputken kuvakentässä kaiken aikaa.

Atsimutaallista jalustatyyppiä ei voi suositella kuin erikoistapauksessa. Se voi olla hyvä valinta suunnaltaan rajoittuneessa havaintopaikassa kuten parvekkeella, jossa seurantakoneiston suuntaaminen visuaaliseen havainnointiin Pohjatähden avulla on mahdotonta. Atsimutaalinen jalusta sopii myös maakaukoputkelle, jolloin se soveltuu tähtitaivaan kohteiden katseluun paremmin kuin mahdollisesti kaukoputken mukana tuleva pöytäjalustaa käyttämällä.

6c. Dobson-kaukoputket ja jalusta

Dobson-jalusta.
Dobson-kakoputket ovat lähes poikkeuksetta Newton-tyyppisiä ja valovoimaisia kaukoputkia. Yhteistä niille on, että niiden jalusta on periaatteessa atsimutaalinen, mutta se muodostuu laakereilla pyörivästä laatikosta ja itse kaukoputkeen kiinnitetyistä liukupyöristä. Joissakin malleissa on myös maantieteellisen leveyspiirin mukaisen kallistamisen mahdollistava kiilarakenne ja mahdollisesti vielä moottoroitu seuranta.

Kaukoputki ja sen jalustarakenne on suurikokoinen, joten sen säilyttäminen ahtaassa kaupunkiasunnossa ei ole niitä helpoimpia tehtäviä. Syvä taivaan laajojen ja sumukohteiden havaitsemista harrastavat yleensä käyttävät tällaista kaukoputkea vakituisilla pimeäntaivaan alla olevilla havaintopaikoilla. Aloittelevalle harrastajalle tämä kaukoputkityyppi harvoin on onnistunut valinta.

6d. Goto-jalustat

Nykyisin on saatavilla pelkästään tai usein kaukoputken kanssa paketissa goto-jalusta, joka ohjauselektroniikkansa  avulla pystyy suuntaamaan kaukoputken haluttuun kohteeseen. Goto-kaukoputket ja -jalustat helpottavat kohteiden etsimistä tähtitaivaalta. Haittapuolena kuitenkin on, että jalusta täytyy suunnata tarkasti ennen havaintojen aloittamista. Tehtävää valmistaja on kuitenkin yrittänyt helpottaa tekemällä tietokoneohjelman ja ohjeistanut sen käyttöä. Valmistajasta riippuen tässä on onnistuttu yleensä enemmän tai vähemmän hyvin, joten huollelisuutta vaaditaan  niin ohjeiden lukemisessa kuin niiden toteuttamisessa.

EQ-mallinen goto-jalusta.
Kuva © Kari A. Kuure.
Goto-jalustoja on periaatteessa kahta tyyppiä: atsimutaallisia ja ekvatoriaalisia. Näistä tyypeistä atsimutaallinen pystytys on käyttäjälle helpompi ja suuntaaminen hoituu yleensä nopeammin. Haittapuolena on vain, että jalusta sopii käytännössä vain visuaaliseen havaitsemiseen, sillä kuvakettä kiertyy hiljalleen havaintojen aikana. Näin ollen valokuvaamista ainakaan kovin pitkillä valotusajoilla ei voida tehdä.

Joissakin jalustamalleissa on mahdollisuus käyttää erikseen hankittavaa kiilaa tai sellainen on jo valmiiksi rakennettu jalustaan, jolloin suuntauksen voi tehdä myös ekvatoriaalisesti.

Ekvatoriaalinen goto-jalusta, etenkin riittävän tukevana mallina, toimii hyvin myös valokuvatessa tähtitaivaan kohteita. Suuntaus on joka tapauksessa vaativampi tehtävä kuin atsimutaallisesti pystytetyssä mallissa, mutta valokuvaamiselle ei ole mitään käytännön esteitä.



7. Yhteenveto

Ensimmäiseksi kaukoputkeksi valosaasteisilla paikoilla havaitsevalle sopiva hankinta on jokin seuraavista vaihtoehdoista:

Harvoin Kuuta ja planeettoja havainnoivalle paras valinta on 70–90 mm maakaukoputki hyvälaatuisella zoom-okulaarilla varustettuna. Jalusta on yleensä atsimutaallinen tai hyvälaatuinen kamerajalusta voi olla käyttökelpoinen ratkaisu.

Pääasiassa Kuuta ja planeettoja havaitsevalle paras valinta on joko
  • 70–90 mm ED-linssikaukoputki, 
  • 102–154 mm Smith-Cassegrain tai Maksutov -kaukoputki. 
Jalustavaihtoehtoja ovat
  • Goto-tyyppinen seurantakoneisto  
  • EQ- tai atsimutaallisella suuntauksella.
Suositeltavia kaukoputkia ovat :
  • Celestron NexStar SL 102 (linssikaukoputki)
  • Celestron NexStar 4 SE (myös 5 SE tai 6 SE)
  • Sky-Watcher Skymax-102.
Yleiskaukoputkeksi ja kirkkaimpien syvä taivaan kohteiden havaitsijalle käytännöllisin valinta on 127–183 mm S-C tai Maksutov -kaukoputki. Jalustana tukeva EQ- tai Goto-EQ-jalusta.
  • Sky-Watcher Skymax-127 SynScan AZ GOTO
  • Celestron NexStar 5 SE (tai 6 SE).

Mainitut kaukoputkimalli ovat vain esimerkin vuoksi, monelta muulta valmistajalla on tarjonnassaan aivan vastaavia malleja!

Tarvitset myös muutaman laadukkaan okulaarin kaukoputken mukana mahdollisesti tulevien heikkolaatuisten okulaarien korvaamiseen!

Aloittelevan tähtiharrastajan tulisi välttää Newton-kaukoputken hankintaa, lähinnä sen vaatiman huoltomäärän ja käytön opettelun vaikeuden vuoksi. Harrastuksen myöhemmässä vaiheessa se voi olla hyvä hankinta.


8. Kaukoputkien myyjiä

Kaukoputkia myyvät hyvin monet yritykset. Kokemukseni mukaan luotettavia ja hyvin palvelevia ovat:


ja muutamat muut. 

Nettikeskuteluista löytyy tietoja ja arvioita etenkin sellaisista myyjistä joita tulisi välttää. Ei suositeltavia kaukoputkikauppiaita on myös suomalaisissa nettikaupoissa!





lauantai 3. joulukuuta 2016

Mikä lämmittää Auringon koronaa?

Auringon kromosfäärissä esiintyy monia erilaisia
tapahtumia joista osa on koronaan kuumentavia.
Kuvassa oikealla auringonpilkku, vaaleat alueet
ovat plage-aluita, joissa tapahtuu pieniä
flare-purkauksia, tummat "köynnokset" ovat
filamentteja eli kromosfäärin edessä olevia
prominensseja ja "karvoituksen kaltaiset"
lyhyet tummat alueet ovat spiguloita, eli
Auringosta kohoavia plasmasuihkuja, joiden
on ajateltu osaltaan lämmittävän koronaa.
Kuva © Kari A. Kuure.
Tutkijat ovat yrittäneet selvittää jo 1940-luvulta alkaen Auringon koronan korkean lämpötilan salaisuutta. Auringon efektiivinen lämpötila on hieman alle 6000 K mutta samaan aikaan koronan lämpötila on jopa useita miljoonia Kelvin-asteita. Mistä lämpö koronaa tulee?

Vuosien varrella tutkijat ovat kehittäneet useita erilaisia malleja koronan lämmittämiseen. Ongelma vain on ollut, että koronan muodostama plasma[1] on hyvä lämmönjohdin ja näin ollen lämpö jakautuu nopeasti ja tasaisesti koko koronaan, vain Auringon etäisyyden muuttuessa lämpötila näyttää myös muuttavan.

Tutkijat ovat arvioineet, että koronan korkean lämpötilan aiheuttajia olisikin useita erilaisia prosesseja. Laajan kannatuksen näistä malleista on saanut plasma-aallot, jotka kohoavat alemmista Auringon pinta-alueen kerroksista koronaan mutta romahtavat sitten alas.  Samalla kuitenkin plasma-aaltojen sisältämä energia jäisi koronaan.

Toisessa mallissa Auringossa tapahtuvat pienet flare-purkaukset[2] lämmittäisivät koronaa. Pieniä flare-purkauksia on lukumääräisesti paljon, joten niiden ympäristöään lämmittävä teho nousee helposti hyvin suureksi. Näitä pieniä flare-purkausten aikaansaamaa lämmitystä tutkija nimittävät ”lämpöpommeiksi”.

NASA laukaisi kesäkuussa[3] 2013 uuden Aurinkoa havaitseva Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) avaruusobservatorion, joka pystyy tekemään aikaisempaa suuremmalla erotuskyvyllä havaintoja Auringosta. IRISn havaintojen mukaan kromosfäärin ja koronan välisessä siirtymäkerroksessa[4] nähdään kuuman plasman liikkuvan ylös ja alas pitkin koronan magneettikenttää. Havainto on yhteensopiva Oslon yliopistossa kehitetyn ”lämpöpommi”-mallin kanssa.

Tutkijat kuitenkin korostavat sitä, että havainnoilla ei suljeta pois muita koronan lämpötilan selitykseksi kehitettyjä malleja ja mekanismeja. Tämä voidaan tehdä vain lisätutkimuksen ja havaintojen avulla.

Huomautukset

[1] Plasma on kaasua, jonka atomit ovat menettäneet osan tai kaikki elektroninsa. Ilmiö tunnetaan ionisoitumisena. Auringon plasma on suurelta osin vetyä (yksi elektroni) ja heliumia (kaksi elektronia) mutta näiden lisäksi siinä on hyvin pieniä määriä raskaampia alkuaineita. Raskaammat alkuaineet eivät ole täysin ionisoituneita, vaan atomi ovat säilyttäneet osan elektroneistaan.

[2] Flare-purkaus syntyy kahden erillisen magneettivuon iskeytyessä yhteen, syntyy ”magneettinen oikosulku”, joka vapauttaa ympäristöönsä huomattavan määrän magneettikentän sisältämästä energiasta. Energia poistuu purkauskohdasta laajakirjoisena sähkömagneettisena säteilynä (gammasäteilystä infrapunasäteilyyn ja radioaaltoihin asti). Suurin osa tästä sähkömagneettisesta säteilystä imeytyy ympäristön plasmaan, kuumentaen sen hyvin korkeaan lämpötilaan. Tutkijoiden mukaan ympäristön plasman lämpötila voi kohota jopa 20 miljoonaan Kelvin-asteeseen. Pienen flare-purkauksen tapauksessa ”lämpöpommi” laajenee ja katoaa näkyvistä hyvin nopeasti, jolloin lämmitysvaikutus näyttäisi olevan tasaista.

[3] 27.6.2013

[4] Auringon ”pinta” muodostuu useasta eri kerroksessa, joiden lämpötila ja tiheys vaihtelevat hyvin suuresti. Pintana näkemämme kerros on fotosfääri, jonka paksuus on noin 500 km. Kerroksen lämpötila alaosassa on noin 8000 K ja yläosassa vain noin 4500 K. Kerros säteilee suurimmaksi osaksi näkyvää valoa.

Fostosfäärin yläpuolella on kromosfääriksi nimetty kerros. Sen paksuus on myös noin 500 km ja lämpötila kohoaa 4500 K:stä noin 6000 Kelviniin. Kerroksen säteilemä valo on osaksi näkyvällä aallonpituusalueella. Erityisen voimakas säteily on 656,3 nanometrin aallonpituudella. Plasma on kuitenkin niin harvaa, että näkyvän valon kirkkaus on vähäinen, joten se voidaan nähdä vain täydellisen auringonpimennyksen aikana vaaleanpunaisena hehkuna tai erikoiskaukoputkilla.

Kromosfäärin yläpuolella on noin 2000 km paksuinen siirtymäkerros, jossa lämpötila kohoaa noin 6 000 Kelvinistä noin 30 000 Kelvin-asteeseen. Tästä kerroksesta lähtevää sähkömagneettista säteilyä voimme havaita vain avaruusteleskoopeilla ja hyvin kapeakaistaisilla aallonpituusalueilla.


Siirtymäkerroksen yläpuolella sitten onkin jo korona, jonka lämpötila voi olla 4 000 000 K. Koronan voimme nähdä täydellisen auringonpimennyksen aikana, jolloin sen kirkkaus vastaa suunnilleen täysikuuta. Muulloin se peittyy fotosfäärin kirkkauteen, joka on noin 10 miljoonaa kertaa kirkkaampi.


perjantai 2. joulukuuta 2016

LIGO käynnistettiin

Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) käynnistettiin uudelleen lokakuun 30 päivänä. Observatoriota on ollut käytöstä poissa viime tammikuusta lähtien. Observatorion herkkyyttä on parannettu jopa 25 % tehokkaammilla lasereilla, uudistetulla elektroniikalla ja optiikalla! Lisäksi lasersäteiden siroamista on onnistuttu vähentämään merkittävästi.

LIGO observatorion tehtävänä on havaita gravitaatioaaltoja. Observatorio ilmoitti viime helmikuussa havainneensa ensimmäisen kerran vuoden 2015 syyskuussa. Myöhemmin keväällä ilmoitettiin myös viimevuoden joulukuussa tehdystä havainnosta. Näiden lisäksi myös lokakuulta 2015 on havainto mutta sen mittausdata ei ole niin hyvää, että sitä voitaisiin pitää todellisena havaintona, sattumalla on liian paljon sijaa.

Uudistetut LIGOn kaksi observatoriota ovat siis entistä herkempiä. Sen lisäksi Italiassa lähelle Pisaa rakennetun Virgo-observatorion uudistustyö pitäisi valmistua vielä tämän vuoden puolella, vaikkakin sen varsinainen käyttöönotto tulee tapahtumaan vasta vuonna 2018. Virgon tyhjiöputket ovat vain 3 km kun LIGOn putket ovat 4 km pitkiä. Näin ollen ne toimivat aavistuksen erilaisilla taajuusalueilla, mutta se ei liene este yhteistyölle näiden observatorioiden kesken.

Gravitaatioaalto-observatorioiden rakentaminen on ryöpsähtänyt käyntiin. Japaniin on tulossa Kamioka-kaivokseen kaksoisputkistolla varustettu observatorio ja Intiaan on rakenteilla LIGO-observatorioita vastaava observatorio. Näiden käyttöönotto ei kuitenkaan ole aivan lähitulevaisuudessa.

Hieman kauempana tulevaisuudessa on Euroopan avaruusjärjestön (ESA) suunnitelma rakentaa avaruuteen kolmesta satelliitista koostuva LISA-observatorio, jonka sivun pituudeksi tulee miljoona kilometriä. LISA-suunnitelmaa käynnistettäessä Yhdysvallat (NASA) oli mukana, mutta liittovaltion huonon taloudellisen tilanteen vuoksi he joutuivat vetäytymään hankkeessa vuonna 2011. Nyt kuitenkin näyttäisi siltä, että NASA liittyisi uudelleen mukaan LISAan, tosin uuden presidentin myötä tilanne voi jälleen muuttua.

keskiviikko 30. marraskuuta 2016

TGO lähetti ensimmäiset kuvat

Kuva otettiin 22. marraskuuta. Kuvassa näkyvä kraatteri on
Da Vinci ja sen halkaisija on 1,4 km. Alkupoeräisen kuvan
erotuskyky on 7,2 metriä/pikseli.
Kuva ESA/Roscosmos/ExoMars/CaSSIS/UniBE.
Euroopan avaruusjärjestön (ESA) ja venäläisen Roscomoksen yhteishanke ExomArs-ohjelmaan kuuluva Trace Gasa Orbiter (TGO) –luotain on lähettänyt ensimmäiset kuvat Marsin pinnasta. Kuvat otettiin 230–310 km korkeudelta ja tulevat olemaan harvinaisia. TGOn rataa muutetaan ensivuoden aikana noin 400 km korkeudella olevaksi ympyräradaksi, joten nyt vastaanotettu kuvat ovat erotuskyvyltään parhaimpia mitä luotain voi tulevaisuudessakaan välittää.

Marraskuun lopulla luotaimen neljää instrumenttia testattiin ja tehtiin tärkeitä kalibrointimittauksia. Luotaimen tehtävä on määrittää harvinaisten kaasujen, kuten metaani, vesihöyry, typpioksidi ja asetyleeni, pitoisuuksia Matsin ilmakehässä. Näiden yhteen laskettu osuus Marsin Ilmakehässä on alle 1 %. Metaani näistä kaasuista on ehkä mielenkiintoisin, sillä sitä voi syntyä joko geologisissa prosesseissa (vulkaanisessa toiminnassa) tai sitten se on biologista alkuperää. Marsin tapauksessa varmasti osa metaanista on peräisin vulkaaneista, mutta onko siellä biologista toimintaa, on vielä arvoitus?

Pieni alue, nimeltään Noctis Labyrinthus, on kuvankäsittelyss saanut 3D
käsittelyn. Alkuperäisten kuvien erotuskyky on hieman alle 20 m/pikseli.
Kuva ESA/Roscosmos/ExoMars/CaSSIS/UniBE.
Ilmakehän kemiaa havainnoiva laitteisto keskittyi tekemään havaintoja hiilidioksidista. Kaasu on Marsin ilmakehän runsain komponentti. Nadir and Occultaiton for Mars Discovery laitteisto puodestaan mittaa vesihöyryn määrää Marsin ilmakehässä. Ensimmäiset mittaustulokset osoittavat laitteiston toimivan erinomaisesti.

Yksi varmasti mielenkiintoisimmista laitteisto on neutroni-ilmaisin FREND. Se mittaa Marsin pinnalta tulevaa neutronivuota. Vuo syntyy kun kosmisen säteilyn hiukkaset iskeytyvät pintamateriaaliin, jonka seurauksena Marsista avaruuteen poistuu neutroneja. Erityisesti vesi ja jää lähettävät neutroneja tietyillä nopeusalueilla, jolloin ne ovat helposti tunnistettavissa. Näin ollen luotaimen neutronivuoilmaisin kertoo Marsin pinnan ylimmissä kerroksissa olevan veden ja jään sijainnin. Tehtävä kuitenkin tarvitsee aikaa, sillä dataa kertyy hitaasti ennen kuin se on tilastollisesti merkitsevää (arkikielessä luotettavaa).

Suuren yleisön kannalta ehkä mielenkiintoisinta on nähdä Colour and Stereo Surface Imaging System (CaSSIS) nimisen laitteiston tuottamat kuvat. Kuvia otettiin 22. marraskuuta tapahtuneen radan lähimmän pisteen ohituksen aikana 235 km korkeudelta ja niiden yksityiskohdat ovat jopa niin tarkkoja kuin 60 m/pikseli.


Alla ESAn julkaisema video aiheesta





torstai 24. marraskuuta 2016

Schiaparellin tietokoneohjelmassa oli vika

Euroopan avaruusjärjestö ESA julkaisi eilen (23.11.) alustavan selonteon Schiaparelli-luotaimen syöksystä Marsion pintaan. Raportin mukaan luotaimen inertiaohjausyksikössä tapahtui noin 1 sekunnin mittainen häiriö, joka kuitenkin ehti sekoittaa koko laskeutumisjärjestelmän.


Häiriön seurauksen laskeutumisjärjestelmän korkeus tieto muuttui negatiiviseksi, eli se olisi ollut pinnan alapuolella. Tästä seurasi laskuvarjon ja lämpösuojan ennenaikainen irtoaminen ja jarrurakettien lyhyt poltto, jonka jälkeen aktivoituivat järjestelmä jotka olisi otettu käyttöön laskeutumisen jälkeen. Todellisuudessa Schiaparelli oli vielä 3,7 km korkeudella ja putosi minkään estämättä Marsin pintaan tuhoisin seurauksin.

Vaikka Schiaparelli tuhoutui, se ehti kuitenkin tehdä joitakin ilmakehän koostumukseen liittyviä havaintoja. Schiaparelli oli ESAn ja Roscomoksen (Venäjä) yhteistä ExoMars-ohjelmaa, jonka ensimmäinen vaihe Marsin kiertoradalle onnistuneesti asettunut Trace Gas Orbiter /TGO) yhdessä Schiaparellin kanssa kuului. Toinen vaihe on Marsiin laskeutuva ExoMars-kulkija, joka laukaistaan matkaan 2020.