maanantai 18. joulukuuta 2023

Älyttömän suuren kaukoputken ensimmäiset peilisegmentit on toimitettu Chileen

 ESO lehdistotiedote, suomennos Pasi Nurmi.

Euroopan eteläisen observatorion (ESO) Extremely Large Telescope (ELT) rakentaminen on saavuttanut tärkeän vaiheen, kun teleskoopin pääpeilin (M1) ensimmäiset 18 segmenttiä on toimitettu ESO:lle ja lähetetty Chileen. 

ESO:n Erittäin suuren teleskoopin (ELT) pääpeilin M1-segmentit odottavat viimeistelyä Safran Reoscin tiloissa Ranskassa. ELT:ssä tulee olemaan yhteensä 798 kuusikulmaista segmenttiä, jotka muodostavat yhden jättimäisen, 39 metriä leveän peilin. Jotta Safran Reosc kykenee vastaamaan haasteeseen ja toimittamaan näin suuri määrä kiillotettuja segmenttejä ja 133 varaosaa seitsemän vuoden kuluessa, sen on saavutettava maksimissaan viiden peilin viikoittainen tuotantonopeus. Kuva ESO.

 Saavuttuaan Chileen segmentit kuljetetaan ELT:n tekniseen laitokseen ESO:n Paranalin observatoriolle, joka sijaitsee Atacaman autiomaassa. Siellä segmentit pinnoitetaan ja asennetaan myöhemmin teleskoopin päärakenteeseen. Koska pääpeiliä ei voida fyysisesti valmistaa yhtenä kappaleena, se koostuu 798:sta yksittäisestä segmentistä, jotka on järjestetty suureksi kuusikulmaiseksi kuvioksi. Tämän lisäksi valmistetaan 133 segmenttiä uudelleen pinnoittamisen helpottamiseksi. Halkaisijaltaan yli 39 metrin suuruinen peili tulee olemaan maailman suurin teleskooppipeili valmistuttuaan.

Kiillotus oli M1-segmenttien tuotantoprosessin viimeisen vaihe ja sen suoritti maailman johtava optisten järjestelmien valmistaja Safran Reosc. Kiillotus tehtiin lähellä Poitiersia, Keski-Ranskassa, rakennuksessa, joka oli täysin kunnostettu tätä vaativaa tehtävää varten. Osana prosessia Safran Reosc kehitti uusia automaatiotapoja ja mittaustekniikoita varmistaakseen, että kiillotus täytti ESO:n ELT:n edellyttämät korkeat standardit. Peilin pinnan epätasaisuudet ovat alle 10 nanometriä (alle tuhannesosa ihmisen hiuksen leveydestä). Tämän suorituskyvyn saavuttamiseksi Safran Reosc käytti tekniikkaa, jota kutsutaan ionisädelaskennaksi (ion-beam figuring), jossa ionisäde pyyhkäisee peilin pinnan yli ja poistaa epätasaisuudet atomi atomilta.

ELT-observatoriorakennus on rakenteilla. Kuva on viime heinäkuulta. Kuva ESO.

 Vaikka tähän mennessä ESO:lle on toimitettu vain 18 segmenttiä, niin pian Safran Reosc toimittaa useita lisää. Sadas segmentti poistui tuotantolinjalta marraskuun 1. 2023 ja siirtyi pitkään tarkastusvaiheeseen, joka tehdään ennen lopullista toimitusta. Lisäksi Safran Reosc on saavuttanut yli neljän segmentin tuotantonopeuden viikossa, ja pian tavoitteena on viisi segmenttiä viikossa, mikä on merkittävä saavutus uskomattoman tarkan optiikan sarjatuotannossa.

Havainnekuva valmiista observatoriorakennuksesta. Kuva ESO.

 ESO:n ELT:n rakentaminen on edellyttänyt useiden eurooppalaisten ja chileläisten yritysten tiivistä yhteistyötä ESO:n tiimien kanssa, mikä osoittaa, että teleskooppi on todellinen kansainvälinen hanke. Saksalainen SCHOTT valoi peilisegmentit Mainzin tehtaallaan Saksassa, minkä jälkeen ne toimitettiin Safran Reoscille Ranskaan kiillotettavaksi. Muita segmenttikokoonpanoihin osallistuneita yrityksiä ovat muun muassa saksalaisranskalainen FAMES-konsortio, joka kehitti ja valmisti 4 500 nanometrin tarkkuudella toimivaa anturia, joilla tarkkaillaan kunkin segmentin suhteellista asentoa. Yrityksiin kuuluu myös saksalainen Physik Instrumente, joka suunnitteli ja valmisti 2 500 säätölaitetta, joilla segmenttien asentoja pystytään säätämään nanometrin tarkkuudella. Segmenttien kuljettamisesta vastasi tanskalainen DSV-yhtiö.

Viime viikolla Ranskasta lähteneet 18 kiillotettua peilisegmenttiä ovat nyt yli 10 000 kilometrin matkalla ELT:n rakennuspaikalle Atacaman autiomaahan. Siellä ESO:n ELT tulee selvittämään aikamme suurimpia tähtitieteellisiä haasteita ja tekemään ennennäkemättömiä löytöjä, kun se aloittaa toimintansa myöhemmin tällä vuosikymmenellä.

 

 

 

maanantai 11. joulukuuta 2023

Komeettavuosi 2024

Vuotta 2024 voidaan hyvällä syyllä kutsua komeettavuodeksi, sillä vuoden aikana on havaittavissa kaksi erittäin kirkasta komeettaa. Näistä syyskaudella näkyvän komeetan odotetaan olevan paljain silmin näkyvä. Keväällä näkyvä on siinä rajalla, näkyykö vai ei paljain silmin. Tässä artikkelissa keskityn käsittelemään molempien komeettojen näkymistä.

Komeetta on hieno yötaivaalla näkyvä luonnonilmiö, jolle parhaimmillaan ei löydy vertaista. Havainnkuva © Kari A. Kuure.
 

12P/Pons–Brooks

Komeetta Pons–Brooks on ennen periheliä (21.4.2023) korkealla pohjoisella tähtitaivaalla ja tätä kirjoittaessani nähtävissä keskikokoisella harrastajakaukoputkella tai tähtikiikareilla.

Talven aikana komeetan reitti taivaalla kulkee aluksi Lyyran ja Joutsenen tähdistöjen kautta Sisiliskon, Pegasoksen ja Andromedan kautta Kaloihin, Oinaaseen lopulta Härän tähdistöön. Reitti on siis hyvin suoraviivainen ja komeetta on näkyvissä periheliin asti iltataivaalla lännessä. Pimeän laskeutuessa se on aluksi hyvin korkealla (yli 40°) mutta kevätkauden edistyessä aina vain matalammalla. Huhtikuussa komeetta on jo hyvin lähellä horisonttia ja vain hieman aikaisemmin laskeneen Auringon jäljiltä taivas on vielä vaalea. Tämä vaikeuttaa havainnointia, mutta jos komeetta kirkastuu riittävästi, niin sinällään vaalea taustataivas ei pitäisi tuottaa havaintovaikeuksia.

Komeetta 12P/Pons–Brooks'in etsintäkartta Talvella ja keväällä 2024. Kuva © Kari A. Kuure.

 Komeetan löysi Jean Louis Pons 12, heinäkuuta 1812. Pons ei kuitenkaan ollut ainoa komeetan löytäjä, vaan samana vuonna Vincent Wisniewski ja Alexia Bouvard havaitsivat sen elokuussa toisistaan tietämättä. Alustavien havaintojen jälkeen Johann Franz Encke laski komeetan kiertoajaksi 70,68 vuotta. Komeettaa odotettiin vuonna 1883 näkyvän uudelleen. Vuoden kuluessa komeetta ei kuitenkaan näkynyt, kunnes syyskuun 2. päivänä 1883 William Robert Brooks havaitsi sen sattumalta.

Pons-Brook on Halley-tyyppinen komeetta. Sen radan kiertoaika on lyhytjaksoinen (20 – 200 vuotta) ja radan inklinaatio hyvin jyrkkä 74,2 astetta. Tästä syystä komeetta on vain lyhyen aikaa ekliptikan tasossa ja suurten planeettojen vaikutus sen rataan on vähäistä. Tutkijat pitävätkin komeetan radan olevan hyvin stabiili vuodesta 1740 aina vuoteen 2167 asti.

Seuraavalla kierroksella komeetta kirkastui 1.7.1953 ja toisen kerran maaliskuussa 1954. Komeetta oli tällöin perihelissä 2.1.1953 ja parhaiten iltataivaalla se oli näkyvissä joulukuussa 1952. Vuoden 1953 kirkastuminen oli 100-kertaista. Kirkastumiset aiheutuvat kryovulkaanisesta aktiivisuudesta, jossa avaruuteen purkautuu äkillisesti runsaasti kaasuja, jäitä ja pölyä. Tässä suhteessa Pon-Brooks tuntuu olevan erityisen aktiivinen. Meksikolaiset tukijat esittivät vuonna 2011, että komeetasta olisi irronnut noin kilometrin luokkaa oleva kappale vuoden 1883 perihelin ohituksen yhteydessä. Elokuussa 1883 havaittiin maapallon läheisyydessä monia kappaleita, jotka ohittivat planeettamme vain 533 – 8 062 km etäisyydeltä. Aivan varmaksi ei kuitenkaan niiden alkuperää ole pysytty määrittämään ja muitakin mahdollisia lähteitä niille on olemassa.

Komeetta 12P/Pons–Brooks:n näkyminen perihelin aikaan. Kuva © Kari A. Kuure.

 

Komeetta Pons-Brooks on jälleen lähestymässä periheliä, joka on 21.4.2023. Ja kuten aikaisemmillakin kierroksilla komeetta on osoittanut aktiivisuuden merkkejä jo noin vuotta ennen periheliä. Vuoden 2023 aikana komeetta kirkastui kahdesti noin 100-kertaiseksi ja kerran noin 40-kertaiseksi. Kirkastumiset tapahtuivat heinäkuussa, lokakuussa ja marraskuussa.

Tällä kierroksella komeetan kiertoaika on 71,29 vuotta, perihelietäisyys 0,78 au ja radan inklinaatio 74,19°. Maata lähimmillään se on 2.6.2024, jolloin sen etäisyys on 1,55 au. Komeetan kirkkaus on tällä hetkellä mv=10. Ennusteen mukaan komeetan kirkkaus voisi saavuttaa perihelin aikoihin kirkkauden mv=4. Jos näin käy, komeettaa voisi olla hieman vaikea havaita vaalealta taivaalta huhtikuussa.

Tässä on pieni toivon kipinä kuitenkin olemassa ja se on syy myös tämän komeetan ottamiseen tähän artikkeliin: Jos komeetta kirkastuu ennen periheliä huhtikuussa vaikkapa 100-kertaiseksi, silloin komeetta voisi olla aivan hienosti nähtävissä paljain silmin kuukauden ensimmäisellä puoliskolla. Olipa tilanne mikä tahansa, niin kiikareilla ja kaukoputkilla komeetta on varmastikin näkyvissä.

 

C/2023 A3 Tsuchinshan-ATLAS

Komeetta C/2023 A3 on todella ”suuri komeetta”, sillä sen maksimikirkkaudeksi ennustetaan mv=0, jonka se saavuttaa perihelin aikaan 27.9.2024. Komeetta lähestyy Aurinkokunnan sisäosaa ekliptikan pohjoispuolelta. Ennen periheliä se siirtyy ekliptikan eteläpuolelle Marsin ja Jupiterin ratojen välissä ja ei ole havaittavissa Suomesta. Perihelin jälkeen komeetta kuitenkin nousee jälleen pohjoiselle tähtitaivaalle ja sen myötä havaitseminen helpottuu, etenkin jos komeetta saavuttaa todella lasketun kirkkauden. 

Komeetta C/2023 A3 Tsuchinshan-ATLAS:n rata vuoden 2024 aikana. Kuva © Kari A. Kuure.

 

Komeetta löydettiin Purple Mountain observatoriossa (Kiina) 9. tammikuuta 2023. Se löytyi myös Etelä-Afrikassa sijaitsevassa ATLAS-kaukoputkella Sutherlandin observatoriossa 22. helmikuuta 2023. Nämä löydöt tapahtuivat toisistaan riippumatta. ATLAS teleskoopin havainnoista tehtyjen ratalaskelmien perusteella pääteltiin, että komeetan täytyi olla sama kuin mitä Purple Mountain observatorio oli havainnut. Purple Mountainin tiedot oli syötetty Minor Planet Centerin tietokantaan odottamaan vahvistusta. Kun komeetasta ei saatu kuitenkaan vahvistushavaintoja, komeetta katsottiin kadonneeksi ja tieto poistettiin tietokannasta 30. tammikuuta. Tästä syystä komeetta on saanut molempien löytäjä observatorioiden nimet.

Komeetan radan tultua riittävän tarkasti määritellyksi, Zwizky Transient Facilityn (Palomar observatorio) laitteistolla otetuista kuvista 22. joulukuulta 2022 komeetta löydettiin jälkeenpäin. Kuvissa komeetta oli kirkkaudeltaan mb=19,4 ± 0,2 ja sillä oli 10 kaarisekunnin pyrstö.

Rata osoittautui retrogradiseksi, eli Aurinkokunnassamme yleistä kiertosuuntaa vastaan tapahtuvaksi. Komeetan perihelietäisyys on 0,39 au. Komeetan vauhti perihelissä on 67,33 km/s. Ennen periheliä komeetan radan apheli oli noin 90 000 au etäisyydellä.

Komeetta on oppositiossa huhtikuun 18. päivänä. Silloin se on näkyvissä eteläisellä taivaalla keskiyön (noin kello 1.37) aikaan etelämeridiaanissa ja noin 25,5° korkeudella. Komeetan kirkkaus on tällöin mv=11,1, joten se pitäisi näkyä pienellä harrastajakaukoputkella. Tampereella pimeät yöt päättyvät samaan aikaan, joten kovin pitkään komeetta ei ole näkyvissä keväisellä yötaivaalla.

Komeetan näkyminen sen ollessa lähinnä Maata. 12.10.2024. Kuva © Karia A. Kuure.

 

Maata komeetta on lähimmillään 12. lokakuuta 2024, jolloin se on 0,47 au etäisyydellä. Rata on lievästi hyperbolinen, eli näyttäisi siltä, että komeetta sinkoutuu pois Aurinkokunnasta perihelin jälkeisellä radallaan. Aivan tarkasti tätä ei pystytä osoittamaan.

Suomessa komeetta on näkyvissä perihelin jälkeen, aluksi aamutaivaalla mutta komeetan deklinaation kasvaessa aina vain paremmin iltataivaalla.

Perihelin läheisyydessä komeetta saattaa näkyä hyvin liki auringonnousua itäisessä horisontissa. Näkyvyys tietysti riippuu siitä, kuinka kirkkaaksi komeetta lopulta muodostuu ja millainen säätila kullakin paikkakunnalla vallitsee. Paras mahdollisuus havaita komeetta on tietysti aivan horisonttiin asti selkeältä taivaalta.

Perihelin jälkeen komeetta siirtyy lopulta ekliptikan pohjoispuolelle. Tällöin (noin 9.10. tietämillä) havainnot voi siirtää iltaan. Tietysti aamupuolella voi seurata sitä niin pitkälle, kuin päivätaivaalta komeetta on havaittavissa. Iltataivaalta komeettahavaintoja voi aloitella hieman ennen auringonlaskua. Aluksi komeetta näkyy suunnilleen auringonlaskun suunnassa mutta syksyn aikana sen elongaatio kasvaa ja komeetta siirtyy enemmän lounaaseen. Komeetta pitäisi olla paljain silmin havaittavissa lokakuun loppupuolelle asti ja sen jälkeen pienellä kiikarilla tai kaukoputkella. Hieman isommalla tähtikiikarilla ja kaukoputkella komeettahavaintoja pitäisi pystyä tekemään marraskuun puoliväliin, jos sää sen mahdollistaa. Marraskuu on yleensä kokonaan pilvinen, joten kovinkaan hyviä mahdollisuuksia havainnoille ei ole.

Jos olet kiinnostunut tekemään havaintoja komeetoista, lue myös artikkeli ”Komeettojen havaitseminen” Tampereen Ursan jäsenblokista Radiantti. Artikkelissa kerrotaan helppoja tapoja havaita komeettoja.

Komeettojen etsintäkartat ovat ladattavissa oheisista linkeistä:

12P/Pons–Brooks

C/2023 A3 Tsuchinshan-ATLAS

 

Sanastoa

Astronominen yksikkö (au) on maapallon keskietäisyys Auringosta, noin149 600 km.

Apheli on Aurinkoa kiertävän kappaleen radan etäisin piste.

Kryovulkaainen aktiivisuus on jäisessä kappaleessa tapahtuvia virtauksia ja purkauksia, jotka aktivoituvat sisäisen tai ulkopuolisen (Auringon lämpö) lämmönlähteen vaikutuksesta. Pelkkä lämpö ei yleensä ole riittävä aktiivisuuden synnyttämiseen, vaan sen lisäksi jäässä täytyy olla aineita, jotka helpottavat jäiden osittaista sulamista nesteeksi tai kaasuksi. Tavallisesti tällainen aine on ammonium ja sen vesiliuos ammoniakki.

Periheli on Aurinkoa kiertävän kappaleen radan Aurinkoa lähinnä oleva piste.

 

perjantai 8. joulukuuta 2023

Betelgeuse peittyy

Orionin tähtikuviossa oleva kirkas (mv=0,5), hieman punertava tähti Betelgeuse (a Orionis) peittyy asteroidi 319 Leona’n taakse 12. joulukuuta alkaen 1.08 UT ja päättyen 1.26 UT aikaan riippuen havaintopaikasta. Keskilinjalla peittyminen kestää noin 11 sekuntia. Netissä on julkaistu animaatio peittymisen kulusta ja kartta pimennysreitistä on tämän linkin takana. Karttaan on merkitty peittymisen siirtyminen minuutin välein.

Taiteiljan näkemys Betelgeusesta. Kuvaan on merkitty myös grafiikkaa, jolla selvennetään Betelgeusen kokoa. Kuva ESO.
 

Peittyminen (pimentyminen) ei ole täydellistä, sillä Betelgeusen kulmahalkaisija on noin 50 mas (millikaarisekuntia) ja Leona’n 46 × 41 mas[2], joten jos olet peittymisen keskilinjalla, näkisit sen rengasmaisena, muulla osittaisena. Pimennyslinjan ulkopuolella peittymistä ei tapahdu.

Peittymisalue on noin 61 ±3 km leveä nauha Etelä-Euroopasta Atlantin yli Floridan eteläkärkeen. Peittyminen alkaa Kaspianmeren itäpuolelta, se etenee Turkkiin, Kreikkaa, Etelä-Italiaan ja manner Espanjan eteläosiin. Tämän jälkeen peittymisvyöhyke onkin Atlantilla, kunnes se rantautuu Floridan eteläkärkeen ja siirtyy sieltä edelleen Meksikon lahdelle, jonne se päättyy.

Peittymisen aiheuttama tähden kirkkauden muutos on helposti havaittavissa paljain silmin, jos sattuu sijaitsemaan juuri pimennyslinja keskiosassa. Jos haluaa videoida tapahtumaa, on syytä käyttää pienehköä kaukoputkea ja sellaista kameraa, jonka aikaleima on vähintään millisekunnin tarkkuudella oikeaa aikaa. Paras aikamääritys saataneen tietokoneella, jonka aikaa päivitetään jatkuvasti. Peittymisen pituus on sen verran lyhyt, että kameran kuvataajuuden voi nostaa mahdollisimman suureksi, ilman että tiedostokoko kasvaa liian suureksi. Keskilinjan koordinaatit ja peittymisen ajankohta on julkaistu netissä taulukkona, joten sen avulla voi asemoida itsensä sellaiseen paikkaan, josta peittymistä on mahdollisuus havainnoida.

 

Huomautukset

[1] Beltelgeuse (a Orionis) on puolisäännöllinen muuttuja ja kaksoistähti, joiden kirkkaudet ovat mAv=0,56 ja mBv=14,5. Kirkkauden vaihtelu on maksimissaan 1,3 kirkkausyksikköä ja jakson pituus 2 335 vuorokautta. Aika ajoin tähden pinnalta avaruuteen sinkoutuu materiaalia, joka voi himmentää tähden kirkkautta merkittävästi.

[2] Leonan koko on noin 80 × 55 km ja sen muoto muistuttaa hieman perunaa.