|
CTA Projekti |
CTA (Cherenkov Telescope Array) projektin tavoitteena on rakentaa kaksi gammatähtitieteen observatoriota, yksi pohjoiselle ja toinen eteläiselle pallonpuoliskolle. Tätä tavoitetta varten lähes tuhat tutkijaa ympäri maailman ovat yhdistäneet voimansa, mukana myös ryhmä suomalaisia tähtitieteilijöitä Tuorlan Observatoriosta, Aalto Yliopiston Metsähovin Radiotutkimusasemalta, Oulun Yliopistosta ja Helsingin Yliopistosta.
Observatoriot koostuvat useista teleskoopeista, jotka toimivat yhdessä muodostaen antenniryhmän. Antenniston keskellä on neljä isoa teleskooppia, jotka havaitsevat valoa, jonka matalaenerginen gammasäteily tuottaa. Niitä ympäröi suuri määrä keskikokoisia teleskooppeja, jotka havaitsevat valoa, jonka hieman korkeaenergisemmät gammasäteet tuottavat. Eteläisessä observatoriossa antenniston ulkokehällä on vielä pieniä teleskooppeja, jotka havaitsevat kaikkein korkeaenergisimpien gammasäteiden lähettämää valoa.
Toisin kuin tavallinen, näkyvää valoa havaitseva kaukoputki, CTA havaitsee gammasäteilyä. Gamma-säteilyn taajuus on paljon korkeampi kuin näkyvän valon tai röntgensäteilyn. Esimerkiksi gammasäteily, jota CTA havaitsee on miljardi kertaa energisempää kuin esimerkiksi röntgen kuvien ottamiseen käytetty säteily. Ilmakehä suojelee meitä elämälle vaaralliselta gammasäteilyltä, niinpä gammasäteet eivät pääse maahan asti. Törmätessään maan ilmakehään ne aiheuttavat hiukkasryöpyn, jonka hiukkaset matkustavat valoa nopeammin. Itseasiassa ne liikkuvat paikallista eli ilmakehän valonnopeutta nopeammin. Valonnopeus nimittäin ei ole sama ilmakehässä ja tyhjässä avaruudessa, joten ilmakehässä hiukkaset voivat ylittää paikallisen valonnopeuden. Vuonna 1934 venäläinen fyysikko Pavel Cherenkov huomasi, että tämä aiheuttaa samanlaisen shokkiaallon kuin äänivallin ylitys. Yliäänipamauksen sijaan tämä aiheuttaa sinertävän valon välähdyksen, jota kutsutaan Cherenkovin säteilyksi. CTA havaitsee tätä gammasäteiden aiheuttamaa Cherenkovin säteilyä ilmakehässämme. Ensimmäisten CTAn teleskooppien rakentaminen on suunniteltu aloitettavan 2014. CTAn operointi aloitetaan heti ensimmäisten teleskooppien valmistuttua. Eteläiselle observatoriolle on ehdotettu paikaksi Argentiinaa ja Namibiaa, pohjoiselle Teneriffaa, Yhdysvaltoja ja Intiaa. Ehdotetut paikat ovat vähäsateisia ja karuja, kaukana asutuksen tuottamasta valosaasteesta.
CTA teleskoopeilla on haastava tehtävä edessään: havaita näkyvän valon välähdyksiä, jotka syntyvät kun gamma-säteily osuu ilmakehäämme. Nämä välähdykset ovat nopeita (kestävät sekunnin miljardisosan) ja himmeitä (noin kymmenestuhannes osa tähtien valosta). Jotta välähdykset saataisiin näkyviin, teleskoopeissa on oltava iso peili, joka kerää mahdollisimman paljon valoa ja nopea, erittäin herkkä kamera. Lisäksi CTA:n teleskoopit toimivat yhdessä, jolloin CTA saa useita kuvia jokaisesta välähdyksestä, ja pystyy näin paikallistamaan gammasäteen lähteen taivaalla. Näin saavutetaan yli kaksi kertaa parempia kuvia kuin nykyisillä instrumenteilla.
CTA tulee olemaan maailman herkin gammasäteilyä havaitseva teleskooppi, mutta se ei tietenkään ole ensimmäinen. Itseasiassa CTA perustuu tämän alueen tähtitieteen uskomattoman nopeaan ja menestyksekkääseen kehitykseen viimeisten kolmenkymmenen vuoden kuluessa. Gammateleskooppien nykyinen sukupolvi aloitti toimintansa vuonna 2003 ja on kasvattanut tunnettujen kohteiden lukumäärää alle kymmenestä yli sataan. CTA:n tavoitteena on jälleen kymmenkertaistaa tämä lukumäärä ja havaita yli tuhat kohdetta.
Linnunrata ja muut galaksit CTA tulee olemaan kymmenen kertaa herkempi kuin nykyiset instrumentit. Kun tällä hetkellä tunnemme noin sata kohdetta, jotka lähettävät erittäin korkeaenergistä gammasäteilyä, simulaatiot ennustavat, että CTA pystyy havaitsemaan tuhansia. Omassa galaksissamme erittäin korkeaenergistä säteilyä tuottavat esimerkiksi supernovien jäännökset, niiden keskustoissa pyörivät pulsarit sekä jotkin kaksoistähtijärjestelmät. Muista galakseista kirkkaimpia erittäin korkean gammasäteilyn lähteitä ovat ne, joilla on aktiivinen ydin. Galaksin ytimen aktiivisuuden aiheuttaa sen ytimessä olevaan supermassiiviseen mustaan aukkoon ympäröivästä galaksista tippuva kaasu.
Pimeä aine ja kvanttipainovoima CTA havaitsee universumin korkeaenergisintä valoa ja pystyy siksi testaamaan fysiikan perusteorioita (kuten painovoimaa), jotka määrävät maailmankaikkeuden kohtalon. Sillä voidaan myös tutkia ns. pimeää ainetta, jonka luonnetta ei tunnetta, mutta jonka tiedetään muodostavan 90% universumin aineesta. Vaikka pimeä aine ei säteile näkyvää valoa se saattaisi säteillä erittäin korkeaenergistä gammasäteilyä.
Kosminen säteily Jo vuonna 1912 havaittiin, että maapalloon osuu jatkuvasti valtava määrä hiukkasia avaruudesta. Näitä hiukkasia kutsutaan kosmiseksi säteilyksi. Kosmisen säteilyn alkuperä on edelleen arvoitus, koska galaktisen magneettikentän vuoksi varatut hiukkaset eivät kulje suoraa reittiä. Kohteet, jotka tuottavat kosmista säteilyä tuottavat kuitenkin myös gammasäteilyä, jonka CTA voi havaita ja siten selvittää kosmisen säteilyn alkuperä.
Aimo Sillanpää tai Elina Lindfors, Yhteystiedot täältä