Lehdistötiedote

APEX otti osaa kaikkien aikojen tarkimpiin havaintoihin

Teleskoopit Chilessä, Havaijilla ja Arizonassa saavuttivat kaksi miljoonaa kertaa ihmissilmää paremman tarkkuuden

18. heinäkuuta 2012

Kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä on havainnut kaukaisen kvasaarin ydintä ennennäkemättömällä tarkkuudella — kaksi miljoonaa kertaa ihmissilmää paremmalla tarkkuudella. Yhdistämällä ensimmäistä kertaa APEX-teleskooppi (Atacama Pathfinder Experiment) [1] kahteen muuhun eri mantereilla olevaan teleskooppiin saatiin tehtyä havaintoja, jotka ovat ratkaiseva askel kohti dramaattista tieteellistä tavoitetta, jota kutsutaan tapahtumahorisonttiteleskooppiprojektiksi [2] eli omamme ja muiden galaksien keskustoissa olevien supermassiivisten mustien aukkojen valokuvaamista.

Tähtitieteilijät yhdistivät Chilessä sijaitsevan APEX:in Yhdysvalloissa, Havaijilla sijaitsevaan SMA-teleskooppiin (Summillimeter Array) [3] ja Yhdysvalloissa, Arizonassa sijaitsevaan SMT-teleskooppiin (Submillimeter Telescope) [4]. He kykenivät ottamaan tarkimman milloinkaan tehdyn suoran havainnon etäisen galaksin keskustasta, kirkkaasta kvasaarista 3C 279, joka on noin miljardin Auringon massainen supermassiivinen musta aukko ja niin kaukana Maasta, että sen valolta on vienyt yli viisi miljardia vuotta saavuttaa meidät. APEX on ESO:n hallinnoima yhteistyöhanke, johon osallistuvat radiotähtitieteen Maz Planck -instituutti (MPIfR), Onsalan avaruusobservatorio (OSO) ja ESO.

Teleskoopit yhdistettiin käyttämällä menetelmää, joka tunnetaan pitkäkantainterferometriana (Very Long Baseline Interferometry, VLBI). Suuremmilla teleskoopeilla voidaan tehdä tarkempia havaintoja ja interferometria mahdollistaa useiden teleskooppien käyttämisen yhtenä teleskooppina, joka on yhtä suuri kuin niiden välimatka eli "perusviiva". Pitkäkantainterferometriaa käyttäen tarkimmat havainnot saadaan tekemällä teleskooppien välimatka niin suureksi kuin mahdollista. Kvasaarihavaintojaan varten tutkimusryhmä käytti kolmea teleskooppia muodostaen interferometrin, jonka mannertenväliset perusviivojen pituudet olivat 9447 km Chilestä Havaijille, 7174 km Chilestä Arizonaan ja 4627 km Arizonasta Havaijille. APEX:in liittäminen verkostoon oli välttämätöntä, sillä se tarjosi pisimmät perusviivat.

Havainnot tehtiin 1.3 millimetrin radioaallonpituuksilla. Tämä oli ensimmäinen kerta, kun havaintoja tehtiin näin pitkillä perusviivoilla käyttäen näin lyhyttä aallonpituutta. Havainnoissa saavutettiin tarkkuus, tai kulmaerotuskyky, joka oli vain 28 mikrokaarisekuntia — noin kahdeksasmiljardisosa astetta. Tämä vastaa kykyä erottaa yksityiskohtia ällistyttävällä kaksi miljoonaa kertaa ihmissilmää paremmalla tarkkuudella. Näin terävillä havainnoilla voidaan luodata kvasaarissa valovuotta pienempiä mittoja — huomattava saavutus kohteessa, joka on miljardien valovuosien etäisyydellä.

Havainnot edustavat uutta virstanpylvästä matkalla kohti supermassiivisten mustien aukkojen ja niitä ympäröivien alueiden kuvaamista. Tulevaisuudessa suunnitellaan yhdistettävän vielä lisää teleskooppeja tällä tavoin niinkutsutun tapahtumahorisonttiteleskoopin muodostamiseksi. Tapahtumahorisonttiteleskooppi kykenee kuvaamaan supermassiivisen mustan aukon varjon Linnunratamme keskustassa, kuten myös muissa lähigalakseissa. Varjo eli pimeä alue, joka näkyy kirkasta taustaa vasten, johtuu valon taipumisesta mustan aukon ympäristössä. Se olisi ensimmäinen suora havaintoihin perustuva todiste mustan aukon tapahtumahorisontista, joka on raja, jonka sisältä edes valo ei kykene karkaamaan.

Koe on ensimmäinen kerta, kun APEX on ottanut osaa VLBI-havaintoihin. Se on kohokohta kaikessa siinä uutterassa työssä, jota on tehty APEX:in sijaintipaikalla Chajnantorin ylätasangolla, 5000 metrin korkeudessa Chilen Andeilla, missä ilmanpaine on vain noin puolet ilmanpaineesta merenpinnan tasolla. Valmistellakseen APEX:in VLBI-mittauksia varten saksalaiset ja ruotsalaiset tiedemiehet asensivat uusia digitaalisia materiaalinkeruujärjestemiä, hyvin tarkan atomikellon ja paineistettuja aineistotallentimia, jotka kykenevät tallentamaan 4 gigabittiä sekunnissa useiden tuntien ajan haastavissa ympäristöolosuhteissa [6]. Aineisto, 4 teratavua jokaiselta teleskoopilta, kuljetettiin Saksaan kiintolevyillä ja käsiteltiin radiotähtitieteen Max Planck -instituutissa Bonnissa.

APEX:in onnistunut lisääminen oli tärkeää myös toisesta syystä. Samassa paikassa sijaitsee monin tavoin teknologialtaan samankaltainen, uusi ALMA-teleskooppi (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) [7]. ALMA on tällä hetkellä rakenteilla ja koostuu lopulta 54 radioantennista, joilla on APEX:in kanssa sama 12 metrin läpimitta, ynnä 12 pienemmästä antennista, joiden läpimitta on 7 metriä. Mahdollisuutta yhdistää ALMA verkostoon tutkitaan par'aikaa. ALMA:n antennien valtavasti suuremmalla valonkeruupinta-alalla havainnot saavuttaisivat 10 kertaa paremman herkkyyden kuin näissä alustavissa testeissä. Tämä saisi Linnunradan supermassiivisen mustan aukon varjon tulevaisuuden havaintojen ulottuville.

Lisähuomiot

[1] APEX on radiotähtitieteen Max Planck -instituutin (MPIfR), Onsalan avaruusobservatorion (OSO) ja ESO:n yhteistyöhanke. APEX:in hallinnointi Chajnantorissa on uskottu ESO:lle. APEX toimii tunnustelijana seuraavan sukupolven alimillimetrialueen ALMA-teleskoopille (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array), jota rakennetaan ja käytetään samalla ylätasangolla.

[2] Tapahtumahorisonttiteleskoopiprojekti on kansainvälinen yhteystyöhanke, jota koordinoi MIT Haystack Observatory (USA).

[3] Mauna Kealla, Havaijilla sijaitseva SMA-teleskooppi (Submillimeter Array) koostuu 8 kappaleesta 6 metrin läpimittaisia radioantenneja. Sitä hallinnoi Smithsonian Astrophysical Observatory (USA) ja Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (Taiwan).

[4] Mount Grahamilla, Arizonassa sijaitsevaa 10 metrin läpimittaista SMT-teleskooppia (Submillimeter Telescope) hallinnoi Arizona Radio Observatory (ARO) Tucsonissa, Arizonassa (USA).

[5] Joitakin epäsuoria tekniikoita on käytetty luotaamaan pienempiä mittakaavoja, käyttäen esimerkiksi mikrolinssejä (ks. heic1116) tai tähtienvälistä skintillaatiota, mutta tämä on suorien havaintojen ennätys.

[6] Nämä järjestelmät kehitettiin rinnakkain Yhdysvalloissav (MIT-Haystack observatory) ja Euroopassa (MPIfR, INAF — Istituto di Radioastronomia Noto VLBI Station ja HAT-Lab). Vetymaser-aikastandardi (T4Science) asennettiin hyvin tarkaksi atomikelloksi. SMT ja SMA on jo aikaisemmin varustettu vastaavasti VLBI:tä varten.

[7] ALMA (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array), kansainvälinen tähtitieteellinen tutkimuslaitos, on Euroopan, Pohjois-Amerikan ja Itä-Aasian kumppanuushanke yhteistyössä Chilen tasavallan kanssa. ESO on ALMA:n eurooppalainen kumppani.

Lisätietoa

Euroopan eteläinen observatorio (ESO) viettää vuonna 2012 perustamisensa 50-vuotisjuhlaa. ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 15 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, vallankumouksellisen ALMA-teleskoopin eurooppalainen yhteistyökumppani. Parhaillaan ESO suunnittelee 40-metrin kokoluokan optisen/lähi-infrapuna-alueen European Extremely Large -teleskooppia (E-ELT) josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tietoja APEX-teleskoopista
• APEX-teleskooppi
• Max-Planck-Institute für Radioastronomie (MPIfR), Bonn, Saksa
• SMA-teleskooppi, Havaiji
• SMT-teleskooppi, Arizona Radio Observatory
• Tapahtumahorisonttiteleskooppi
• MIT Haystack Observatory, USA
• INAF/Noto Digital BaseBand Converter Project
• ESO:n ALMA-sivut
• Yhteinen ALMA-observatorio

Yhteystiedot

Alan Roy
APEX VLBI Project Lead, Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Puh.: +49 228 525 191
Sähköposti: aroy@mpifr-bonn.mpg.de

Thomas Krichbaum
APEX VLBI Project Scientist, Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Puh.: +49 228 525 295
Sähköposti: tkrichbaum@mpifr-bonn.mpg.de

Shep Doeleman
MIT Haystack Observatory
Westford, USA
Puh.: +1 781 981 5400 x5904
Sähköposti: dole@haystack.mit.edu

Michael Lindqvist
Onsala Space Observatory
Onsala, Sweden
Puh.: +46 31 772 5508
Sähköposti: michael.lindqvist@chalmers.se

Lucy Ziurys
Director, Arizona Radio Observatory
Tucson, USA
Puh.: +1 520 621-6525
Sähköposti: lziurys@as.arizona.edu

Jonathan Weintroub
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Cambridge, USA
Puh.: +1 617 495 7319
Sähköposti: jweintroub@cfa.harvard.edu

Douglas Pierce-Price
APEX Public Information Officer, ESO
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6759
Sähköposti: dpiercep@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media