50 vuotta täyttävän radio-observatorion uudet teleskoopit valmistuivat – jatkossa saamme tarkempaa tietoa esimerkiksi aurinkokunnan liikkeestä Linnunradalla

Aalto-yliopiston Metsähovin radio-observatoriossa on saatu ensimmäisiä mittaustuloksia useamman 5,5-metrisen radioteleskoopin kokonaisuudesta, jota kutsutaan nimellä MCA eli Metsähovi Compact Array. Jo radioteleskooppikokonaisuuden suunnittelu- ja rakennusvaiheessa on ollut mukana useiden eri alojen opiskelijoita. Monialaiset opiskelijaprojektit ovat Metsähovissa arkipäivää, millä voidaan huolehtia siitä, että Suomesta löytyy tulevaisuudessakin monipuolista avaruusosaamista.

”Olemme pystyttäneet kaksi MCA-teleskooppia, ja kolmannen rakennus alkaa kesällä 2024. Neljäs teleskooppimme odottaa jo jonossa, ja näiden jälkeenkin verkostoa on mahdollista laajentaa lisäteleskoopeilla”, Metsähovin radio-observatorion johtaja Joni Tammi kertoo.

Radioteleskooppien kokonaisuuden suunnittelu alkoi jo lähes kymmenen vuotta sitten ja rakentaminen on pitkä yhteinen eri osaajien ponnistus, mikä on vaatinut myös taloudellisia panostuksia monelta taholta.

”Olemme jo 1990-luvulta lähtien tehneet useiden ympäri maailmaa sijaitsevien teleskooppien yhteishavaintoja pääinstrumentillamme eli 14 metrin radioteleskoopilla. Uusi, pienempien teleskooppien kokonaisuus toimii vastaavalla tavalla eli ne voivat toimia sekä itsenäisinä teleskooppeina, mutta myös yhdessä niin sanottuna radiointerferometrina. Interferometria on radioastronomian kärkeä edustava tekniikka, jolla eri yksittäisiä radioteleskooppeja yhdistetään jättiläisteleskoopiksi. Tällä samalla menetelmällä saatiin muodostettua ensimmäinen kuva mustasta aukosta”, Tammi kertoo.

Radioteleskoopit Aalto-satelliittien jalanjäljillä

Vastaavanlaisia projekteja ei ole juuri ollut Euroopassa ja projektin ainutlaatuisuus monialaisessa käytännön opetuksessa tiedostettiin heti alusta saakka.

”Metsähovin radioteleskooppikokonaisuus on tarkoitettu sekä opetus- että tutkimuskäyttöön, mutta opiskelijat ovat olleet mukana rakentamisen ja suunnittelun alkuvaiheista lähtien kuten Aalto-yliopiston nanosatelliittihankkeissakin”, Tammi kertoo.

Esimerkiksi radioteleskooppien optimaalisten paikkojen kartoituksesta on vastannut Geologian ja geofysiikan -kurssin projekti, kun taas Tietokoneavusteisen suunnittelun opiskelijaryhmä laati tarkat kolmiulotteiset mallit antennien mekaniikasta. Lisäksi teleskooppien syöttötorvia ja datankeräystä on työstetty useissa diplomitöissä, ja erikoisprojektit ovat selvittäneet teleskooppien suuntauksia ja herkkyysrajoja.

”Parhaillaan Hämeen ammattikorkeakoulun insinööriopiskelija suunnittelee spektrimittausten kalibrointia, ja Aalto-yliopiston sähkötekniikan opiskelija useamman teleskoopin yhteistä ohjausjärjestelmää. Opiskelijat ovat saaneet projektin myötä hyvin erilaista kokemusta tähtitieteen saloista - ja mikä parasta, eri alojen tekeminen on yhdistynyt”, Tammi kertoo.

Radioteleskoopit mahdollistavat myös yhteistyön koulujen kanssa aivan eri tavalla kuin aiemmin. Radioteleskooppikokonaisuuden myötä Metsähovin radio-observatorio avaa ovensa kevään aikana koululais- ja lukiolaisryhmille. Metsähovissa koululaisryhmät voivat tutustua havaintojen tekoon ja oppia lisää tähtitieteestä.

”Lisäksi näen paljon tutkimus- ja yhteistyömahdollisuuksia: esimerkiksi ilmakehän tutkimukseen, satelliittien seurantaan sekä radioteleskooppien käyttöön satelliittidatan vastaanottamisessa”, Tammi sanoo.

Uutta tutkimusta uusilla taajuuksilla

Radioteleskooppien suunnitteluun ja rakentamiseen on osallistunut opiskelijoiden lisäksi laaja metsähovilaisten yhteisö monilla eri osaamisalueilla. Tutkimusinsinööri Derek McKay on ollut mukana erilaisten radioteleskooppien rakentamisessa 1980-luvun lopusta alkaen. Hän muistuttaa, että jokainen teleskooppi on erilainen, ja niihin jokaiseen liittyy uusia haasteita, uutta teknologiaa ja uusia tieteellisiä tavoitteita.

”Pitkäaikainen seuranta on erittäin haastavaa tiedettä. Metsähovilla on jo vuosikymmenien kokemus pitkäaikaisseurannan huippuosaamisesta. MCA-projekti vie tämänkin uudelle tasolle”, hän sanoo.

Ensimmäiset mittaustulokset uudesta 5.5-metrin radioteleskoopin kokonaisuudesta eivät ole itsessään tähtitieteellinen tulos, mutta ne ovat ratkaisevan tärkeässä roolissa teleskooppien jatkosuunnittelun kannalta. Radioteleskooppien kokonaisuus mahdollistaa uuden tutkimuksen uusilla taajuuksilla ja etenkin kohteiden radiospektrin monitoroinnin eli esimerkiksi avaruuden molekyyliviivojen tutkimisen, mistä pystytään selvittämään maapallon pyörimiseen ja rataan liittyviä yksityiskohtia sekä aurinkokunnan liikettä Linnunradassa.

”Ensimmäisten tulosten avulla voimme säätää teleskoopin suorituskykyä, ja sitä kautta pääsemme kohti uusia merkityksellisempiä tuloksia”, McKay sanoo.

Youtube: Dual telescope control of the Metsähovi Compact Array

Aalto-yliopiston Metsähovin radio-observatorio täyttää tänä vuonna 50 vuotta. Kirkkonummella sijaitseva Metsähovi on Suomen ainoa tähtitieteellinen radio-observatorio. Metsähovissa tutkitaan avaruutta radioaalloilla, sekä kehitetään alan tekniikkaa ja menetelmiä. Tiesitkö, että 50 vuotta sitten 11.4.1974 radioteleskooppimme teki ensimmäiset radioastronomiset havaintonsa, ja siitä lähtien havaintodatan kerääminen on ollut katkeamatonta. Tutustu lisää: metsahovi.aalto.fi.