Kirkkonummen komeetan luento 13.3.2012

Muokkaus: Tarkensin 21.3. tuota levytila-osiota Hannun kommentin pohjalta oikeammaksi.


Dosentti Hannu Kurki-Suonio Helsingin yliopiston fysiikan laitokselta piti 13.3.2012 mielenkiintoisen luennon otsikolla "Einstein ja kosmologia". Hannu aloitti Newtonin kosmologisesta mallista joka on ensimmäinen fysiikkaan perustuva malli. Hän jatkoi siitä selostaen eri mallien piirteitä ja heikkouksia päätyen nykymalliin.

Lisäksi hän kertoi perustietoja tulevasta Euclid -satelliitista jonka suomalaista osallistumisryhmää hän johtaa. Euclid -satelliitti on tarkoitus lähettää matkaan vuonna 2019. Sen tehtävä on selvittää pimeän energian ja pimeän aineen arvoitusta. Luotaimella on tarkoitus kuvata puolet koko taivaasta kuuden vuoden aikana.Yhteen kuvaan mahtuu noin puoli neliöastetta ja kohdasta otetaan 4 eri kuvaa, joita kutakin valotetaan 15 minuuttia.

Dataa tulee kertymään valtavat määrät. Itse Euclid tulee lähettämään maahan 2 PT dataa. Kun tähän lisätään maanpäällisissä projekteissa kerättävä data ja kun se yhdenmukaistetaan, levytilan tarve paisuu 13 PT:uun. Levytilan tarve kaikissa Euclid datankäsittelykeskuksissa on vielä moninkertainen koska tilaa tarvitaan myös mm. simulointeihin. Suomeen tarvitaan vähintään 3 PT vuoden 2020 jälkeen jotta voimme osallistua täysipainoisesti hankkeen datankäsittelyyn ja analysointiin.

Kuvista analysoidaan galaksisen rakennetta ja pimeän aineen vaikutusta galaksien muotoon. Heikko gravitaatiolinssi-ilmiö vääristää kaukaisien galaksien muotoja. Näistä vääristymistä voidaan päätellä kaukaisen galaksin ja havaitsijan välillä olevan massan määrä joka kaareuttaa aika-avaruutta.

Euclidin tarkoitus on kuvata 1,5 miljardia galaksia ja mitata 80 miljoonan galaksin punasiirtymä. Kun katsotaan kauemmaksi niin samalla katsotaan pidemmälle menneisyyteen ja tästä saadaan määritettyä pimeän aineen jakautuminen eri aikoina.Euclidissa on mittalaite joka mittaa galaksien spektrit joista voidaan määritellä galaksien punasiirtymät. Avaruuden laajenemisen takia valon aallonpituus on venynyt.

Punasiirtymän avulla voidaan määrittää galaksien paikka tarkasti ja saadaan niiden kolmiulotteinen jakauma avaruudessa. Ja siitä saadaan määriteltyä maailmankaikkeuden laajenemislaki ajan funktiona. Kun näin saatua laajenemishistoriaa vertaillaan (vertailu tehdään yleisen suhteellisuusteorian mukaan) heikkolinssi-ilmiön ja pimeän aineen rakenteen kehityksen perusteella saatuun  laajenemishistoriaan, niin jos tulokset ovat yhtäpitäviä niin päätelmä on että syynä on pimeä energia joka saa aikaan tämän kiihtyvän laajenemisen. Jos taas se ei ole yhtäpitävä niin sitten pitää etsiä korjaus yleiseen suhteellisuusteoriaan joka selittäisi kiihtyvän laajenemisen ilman pimeää energiaa.

Lähteenä olen käyttänyt Hannu Kurki-Suonion luentoa sekä hänen haastatteluaan Ylen Radiaattori -ohjelmassa viime syksynä.

Tieteessä tapahtuu lehdessä (2/2009) on artikkeli "Maailmankaikkeuden rakenteen synty"

ESA:n tiedesivustolla on Euclidista tarkempaa tietoa

ESA:n ensimmäinen komeettaohitus 25 vuotta sitten

ESA:n ensimmäinen ns. syvän avaruuden ohjelman luotain Giotto ohitti 25 vuotta sitten Halley -komeetan. Se sai kuvattua komeettaa vaikka lähes tuhoutui
lähestymisvaiheen aikana. Ohitus tapahtui 13. ja 14. maalistuuta välisenä yönä vuonna 1986. Gioton mittaustuloksista varmistui että Halley oli primitiivinen kappale aurinkokunnan synnyn ajoista. Mittaustuloksista selvisi myös että jään seassa oli monimutkaisia yhdisteitä jotka ovat voineet olla kemiallisa rakennuspalikoita maan elämälle.

Halley kiertää sellaisella radalla että se tulee 76 vuoden välein lähelle aurinkoa. Seuraavan kerran se ohittaa maapallon vuonna 2061.

Rosetta luotain on seuraava ESA:n komeettaluotain. Se tutkii Churyumov–Gerasimenko -komeettaa useamman kuukauden ajan ja lähettää laskeutun komeetan pinnalle.

http://www.esa.int/esaSC/SEMMA0YTVKG_index_0.html

Kirkkonummen komeetta

Kirkkonummen Komeetan esitelmäsarjassa seuraavana on mielenkiintoinen esitys Merkuriuksesta Juhani Huovelinin kertomana (15.3.2011) http://www.ursa.fi/yhd/komeetta/ajankohtaista.html.
Hän työskentelee Helsingin yliopiston fysiikanlaitoksella.

Juhani on BepiColompo -hankkeessa SIXS (Solar Intensity X-ray and particle Spectrometer) laitteen päätutkija (PI = Prinsipal Investigator). BepiColompo on luotain joka koostuu kahdesta osasta. Euroopan avaruusjärjestön Mercury Planetary Orbiter (MPO) osasta sekä Japanin avaruusjärjestön (JAXA) Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) osasta. MPO:n päätehtävä on tutkia itse planeettaa ja MMO:n tehtävänä on tutkia planeetan magneettikenttää.

Myös toisen laitteen MIXS röntgensädespektrometrin kehittämisessä on suomalaisvoimia mukana. Karri Muinonen Helsingin yliopiston tähtitieteenlaitokselta on laitteen co-PI eli kääntyisikö se avustava päätutkija? MIXS -laitteella pyritään saamaan Merkuriuksen pinnan koostumus selville n. 100 km resoluutiolla. Laite toimii läheisessä yhteistyössä SIXS-laitteen kanssa, joka mittaa auringosta tulevaa röngten- ja hiukkasvuota. Tämä taas aiheuttaa Merkuriuksen pinnassa röntgenfluoresenssia. Sitä mittaamalla voidaan alkuainekoostumista selvittää.

Uskomaton tarkkuus

Gravitaatioaaltoja mittaava avaruushanke LISA (Laser Interferometer Space Antenna) vaatii äärimmäistä tarkkuutta. Sen on suunniteltu kykenevän mittaamaan 5 miljoonan kilometrin päässä olevien luotainten etäisyys muutaman pikometrien tarkkuudella. Asiasta kertoo NASA:n tiedote:
http://www.nasa.gov/topics/universe/features/lisa20101123.html

Mittausjärjestely koostuu kolmesta eri luotaimesta jotka ovat kolmion kärjissä jonka sivun pituus on 5 miljoonaa kilometriä.

Artikkelissa kerrotaan että laserien kohina on suurempi kuin itse mitattava suure. Siinä verrataan mittaustarkkuutta että kuunnteltaisiin
höyhenen putoamista keskellä rankkasadetta.

Einstainin teoria ennustaa gravitaatioaaltojen olemassaolon mutta toistaiseksi niitä ei ole kyetty mittaamaan. Ne ovat kuitenkin teoreettisesti pystytty todistamaan, josta työstä Hulse ja Taylor saivat fysiikan Nobelin palkinnon vuonna 1993. He tutkivat kaksoispulsaria PSR 1913+16. http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=31417


Perustietoa hankkeesta on  ESA:n sivulla http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=27

Myös NASA:lla on oma sivusto http://lisa.jpl.nasa.gov/

Hanke on European Space Agencyn ja NASA:n yhteishanke ja tällä hetkellä aikataulu näyttää siltä että laukaisu tapahtuu vuonna 2020 tai sen jälkeen.

Luotaimia aurinkokunnassa

Viime kesänä ESA:n Rosetta luotain ohitti asteroidin 21 Lutetian ja kuvasi sitä tarkasti. Päämääränä luotaimen laskeutujaosalla on laskeutua komeetan 67P/Churyumov-Gerasimenkon pinnalle vuonna 2014.
http://www.esa.int/esaCP/SEMNTXZOFBG_Finland_0.html
http://www.esa.int/esaMI/Rosetta/SEMYMF374OD_0.html

Kuluvana syksynä Deep Impact luotain kuvaa komeetta Hartlay 2:sta.
http://epoxi.umd.edu/6outreach/daily.shtml

Vuonna 2011 NASA:n Dawn luotain jää muutamaksi kuukaudeksi kiertämään ja tutkimaan Vesta asteroidia jonkä jälkeen luotain suuntaa matkansa kohti
Cerestä jonka luoksi se pääsee vuonna 2015.
http://dawn.jpl.nasa.gov/

Osana Curiosity kulkijan matkan suunnittelua NASA -aloitti neljä viikkoa kestävän Marsin ilmakehän tarkemman tutkimisohjelman
tasan Marsin vuotta aiemmin suunniteltua laskeutumista. Marsin vuosi kestää 687 maan vuorokautta.
http://marsprogram.jpl.nasa.gov/mro/news/whatsnew/index.cfm?FuseAction=ShowNews&NewsID=1065

Myös Jupiteria ja sen kuita tutkimaan lähetettävää luotainta/luotaimia suunnitellaan parhaillaan. NASA:n Juno luotain on tarkoitus lähtettää kohti Jupiteria elokuussa 2011 ja sen on tarkoitus olla perillä heinäkuussa 2016.

ESA:lla ja NASA:lla  on suunnittelilla luotaimia Jupiterin ja sen kuiden tutkimiseen. JGO (Jupiter Ganymede Orbiter) ja JEO (Jupiter Europa Orbiter).

http://opfm.jpl.nasa.gov/europajupitersystemmissionejsm/

Luotaimet on suunniteltu lähetettäväksi vuonna 2020 ja perillä ne olisivat 2026.

Merkuriusta lähestyy NASA:n Messenger luotain joka on tehnyt jo useamman ohilennon planeetan ohi ja asettuu kiertämään sitä vuonna 2011.
http://messenger.jhuapl.edu/

Japanin avaruusjärjestön ja ESA:n yhteistyössä tehtävä Bebicolombo -luotain lähtee kohti Merkuriusta vuonna 2014 ja pääsee perille vuonna 2020. http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=30


ESA:n Venus Express luotain lähtettiin kohti planeettaa marraskuussa 2005 ja se pääsi perille huhtikuussa 2006.
http://www.esa.int/esaMI/Venus_Express/SEMBD3808BE_0.html

Mielenkiintoinen suhteellisen uusi avaus avaruusrintamalla on myös Kiinalaisen kuuluotaimen laukaisu viime viikolla.
http://lunarscience.arc.nasa.gov/articles/china-launches-lunar-probe-change-2

Kiina lähetti vuonna 2007 ensimmäisen kuuluotaimensa change-1:n kiertämään ja tutkimaan kuuta.
 
Nämä ovat pieni poiminta kaikista luotainhankkeista. Lisää tietoutta löytyy linkkien kautta ja googlella.