Helsingin yliopisto

Suomalaiset tähtitieteilijät tekivät ensimmäisen interferometrisen mittauksen asteroidin pimentäessä kaukaisen radiogalaksin

Jaa

Palma-asteroidin ohikulku kesti 20 sekuntia, se riitti asteroidin muodon määrittämiseen säteilymuutoksen mittauksella.

Palman varjon kulku Pohjois-Amerikan luoteisosan poikki 15.5.2017. Nuolen pituus vastaa varjon 10 sekunnissa kulkemaa matkaa (510 km). Kuva Jorma Harju
Palman varjon kulku Pohjois-Amerikan luoteisosan poikki 15.5.2017. Nuolen pituus vastaa varjon 10 sekunnissa kulkemaa matkaa (510 km). Kuva Jorma Harju

Helsingin yliopiston ja Paikkatietokeskuksen tähtitieteilijät ovat tehneet ensimmäisen radiointerferometrisen mittauksen tapahtumasta, jossa aurinkokuntaan kuuluva asteroidi peittää hetkeksi kaukaisen radiogalaksin. Mittaus tehtiin Very Long Baseline Array (VLBA) -antenniryhmällä Yhdysvalloissa.

Kysymyksessä on ensimmäinen tähtitieteellinen havainto, jossa diffraktiosta johtuva säteilyn vaihemuutos on mitattu.

– Toinen havaituista taivaankappaleista on lähellä, toinen hyvin kaukana, se oli lähtötilanteemme. Havaintojen aikana, 15. toukokuuta 2017, Palma-nimiseltä asteroidilta valo ehti maahan vajaassa puolessa tunnissa, kun taas taustakohteena käytetyn radiogalaksin valo oli ollut matkalla vähintään 6.4 miljardia vuotta, kertoo mittauksiin osallistunut yliopistotutkija Jorma Harju Helsingin yliopistosta.

Diffraktiokuvio koostuu valorenkaista, joiden avulla määritetään asteroidin koko ja paikka

VLBA:n antennit sijaitsevat eri puolilla Yhdysvaltoja. Asteroidin varjo osui Brewsterin antenniin maan luoteisosassa.

Kun Palma-asteroidi peitti taustalähteen, kaukaisen mutta voimakkaasti säteilevän galaksin,tutkijat havaitsivat tavanomaisen varjon sijaan diffraktiokuvion, joka koostuu himmeistä ja kirkkaista renkaista.

– Ilmiö johtuu säteilyn aaltoluonteesta. Rengaskuvion perusteella saatoimme määrittää asteroidin koon ja paikan havaintohetkellä hyvin tarkasti, Jorma Harju sanoo.

Diffraktiosta johtuva säteilyn vaihemuutos

Käytetyn interferometriatekniikan ansiosta tutkijat pystyivät mittaamaan kirkkausmuutosten lisäksi myös diffraktiosta aiheutuvan vaihemuutoksen eli aallonharjojen siirtymän noin 20 sekuntia kestäneen asteroidin ohikulun aikana.

Tämän avulla tutkijat hahmottelivat asteroidin muodonmallintamalla sekä säteilyn voimakkuutta että vaihetta.

Palma on liian pieni ja heikkovaloinen, jotta sen muodon voisi määrätä perinteisesti kuvaamalla. Tämän radiolähteen, galaksin, peittäneen Marsin ja Jupiterin ratojen välissä sijaitsevaan asteroidivyöhykkeeseen kuuluvan asteroidin läpimitta on noin 190 kilometriä. Havaintohetkellä sen kulmaläpimitta oli alle 0.1 kaarisekuntia.

Mitatussa kirkkausjakaumassa näkyy selvästi ns. Aragon piste, kirkas piste tummimman varjon keskellä. Aragon pisteen kokeellinen todentaminen laboratoriossa tasan 200 vuotta sitten oli yksi tärkeimmistä todisteista valon aaltoluonteen puolesta.

– Tuohon aikaan oli käynnissä väittely siitä, onko valo hiukkasia vai aaltoja. Sata vuotta myöhemmin Einstein osoitti pitävästi, että valolla on sittenkin myös hiukkasluonne, Jorma Harju kertoo.

Suomalaiset ovat edelläkävijöitä asteroidiokkultaatioiden radiohavaintojen tekijöinä

Tapahtumaa, jossa etualan kohde peittää taustalla olevan kirkkaan säteilylähteen kutsutaan okkultaatioksi. Suomalainen ryhmä on edelläkävijä asteroidiokkultaatioiden radiohavaintojen alalla. Pari vuotta sitten erikoistutkija Kimmo Lehtinen Paikkatietokeskuksesta kollegoineen mittasi ensimmäisenä maailmassa asteroidiokkultaation radioaalloilla käyttäen yhtä radioantennia.

Lehtisen johtama ryhmä on saanut ensi vuoden heinäkuussa tapahtuvaa okkultaatiomittausta varten kansainvälisesti kovasti kilpailtua mittausaikaa Chilessä sijaitsevalta ALMA-teleskoopilta. Tuleva työ tulee olemaan ensimmäinen kytketyllä antenniryhmällä tehty mittaus asteroidiokkultaatiosta. Koska ALMAn kaikki antennit jäävät diffraktiokuvion sisään, mittauksesta on tulossa ennennäkemättömän tarkka.

VBLA:lla tehdystä mittauksesta uutisoi Yhdysvaltain kansallinen radioastronominen observatorio, NRAO, lehdistötiedotteessaan https://public.nrao.edu/news/vlba-measures-asteroids-characteristics/.

Tutkimus julkaistaan The Astronomical Journal -lehdessä. Se on luettavissa open access -versiona arXiv:ssa https://arxiv.org/abs/1804.05640.

Viite:

Jorma Harju, Kimmo Lehtinen, Jonathan Romney, Leonid Petrov, Mikael Granvik, Karri Muinonen, Uwe Bach & Markku Poutanen: Radio Interferometric Observation of an Asteroid Occultation, The Astronomical Journal, 156, 2018

Ensimmäinen asteroidiokkultaation mittaus radioaalloilla käyttäen yhtä radioantennia, vuonna 2016, Kimmo Lehtinen, Uwe Bach, Karri Muinonen, Markku Poutanen, Leonid Petrov: Asteroid Sizing by Radiogalaxy Occultation at 5 GHz, The Astrophysical Journal Letters, 822, L21

Interferometri:
Optinen laite, joka yhdistää kahdesta eri lähteestä tulevat valoaallot tai muut aallot yhdeksi kuvaksi eli interferenssikuvioksi. (Wikipedia)

Kuvat:

Tiedotteen alkukuvan kuvateksti:

Palman varjon kulku Pohjois-Amerikan luoteisosan poikki 15.5.2017. Nuolen pituus vastaa varjon 10 sekunnissa kulkemaa matkaa (510 km). Varjo ylitti VLBA-antenniryhmään kuluvan Brewsterin antennin. Viisi muuta VLBA-antennia mittasivat pimentymätöntä radiogalaksia. Tämän ansiosta diffraktion aiheuttamat kirkkaus- ja vaihemuutokset voitiin mitata hyvin tarkasti. Varjoon on hahmoteltu Aragon piste ja geometristä varjoa ympäröivä kirkas rengas, jotka havaittiin selvästi tässä mittauksessa.

Tiedotteen alkukuva: Jorma Harju

Kuvasarjan kuvateksti:

Vasemmalla: Asteroidin siluetti okkultaatiohavainnon aikana. Asteroidin pettämän radiogalaksin paikka on merkitty ristillä. Katkoviiva ja nuoli osoittavat asteroidin ylikulun suunnan taivaalla. Akselit osoittavat kulmapoikkemaa taustalähteen suunnasta kaarisekunnin tuhannesosina (mas).

Keskellä: Maan pinnalla havaittavan diffraktiokuvion suhteellinen kirkkausjakauma. Akselit osoittavat etäisyyttä kilometreinä Brewsterin radioantenniin, joka ainoana VLBA:han kuuluvista antenneista jäi varjon sisään. Katkoviiva ja nuoli osoittavat Brewsterin antennin havaitseman leikkauksen diffraktiokuviosta.

Oikealla: Maan pinnalla havaittava vaihepoikkeama ylikulun aikana. Akselit ja merkinnät samat kuin keskimmäisessä kuvassa.

Kuvasarja: Jorma Harju

Yhteystiedot:
Jorma Harju, 050 553 9152, jorma.harju@helsinki.fi

Lue lisää:

Paikkatietokeskus, Maanmittauslaitos https://www.maanmittauslaitos.fi/tutkimus
VLBA-teleskoopeista: https://en.wikipedia.org/wiki/Very_Long_Baseline_Array
Aragon piste: https://en.wikipedia.org/wiki/Arago_spot
NRAO:n tiedote: https://public.nrao.edu/news/vlba-measures-asteroids-characteristics/
Tiedote Astrobites-sivustolla: https://astrobites.org/2018/05/16/

Twitter: @astrobites @KumpulaPhysics @KumpulaScience @maanmittaus @markkupoutanen @MinnaMeriTenhu

Yhteyshenkilöt

Kuvat

Palman varjon kulku Pohjois-Amerikan luoteisosan poikki 15.5.2017. Nuolen pituus vastaa varjon 10 sekunnissa kulkemaa matkaa (510 km). Kuva Jorma Harju
Palman varjon kulku Pohjois-Amerikan luoteisosan poikki 15.5.2017. Nuolen pituus vastaa varjon 10 sekunnissa kulkemaa matkaa (510 km). Kuva Jorma Harju
Lataa
Kuvasarja asteroidin mittaamiseen liittyen. Jorma Harju
Kuvasarja asteroidin mittaamiseen liittyen. Jorma Harju
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Helsingin yliopisto
Helsingin yliopisto
PL 3
00014 Helsingin yliopisto

02941 911 (vaihde)http://www.helsinki.fi/yliopisto

Helsingin yliopisto on yli 40 000 opiskelijan ja työntekijän kansainvälinen tiedeyhteisö, joka toimii neljällä kampuksella Helsingissä ja usealla muulla paikkakunnalla Suomessa. Se on toistuvasti maailman sadan parhaan yliopiston joukossa. Helsingin yliopisto on perustettu vuonna 1640.

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat mediatiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Helsingin yliopisto

Yksin asuvan kohtuullinen minimibudjetti on noin 1 400 euroa kuukaudessa15.11.2018 10:13Tiedote

Esimerkkitalouksien välttämättömien kulujen yhteissumma kuukaudessa vaihtelee pääkaupunkiseudulla yksin asuvien alle 45-vuotiaiden noin 1 380 eurosta kahden vanhemman ja kolmilapsisen perheen noin 4 250 euroon. Helsingin yliopiston Kuluttajatutkimuskeskuksessa on selvitetty, mitä tavaroita ja palveluita kuluttaja tarvitsee, jotta tulee toimeen, voi ylläpitää terveyttä ja voi kokea osallistuvansa yhteiskunnalliseen toimintaan Suomessa.

Tervakapitalismi mullisti kainuulaisten elämän 1800-luvulla14.11.2018 15:24Tiedote

Tutkimuksen mukaan tervatalous asemoitui 1800-luvun Kainuuseen erityisessä historiallisessa kontekstissa. Tervakapitalismin muotoutumista määrittivät kapitalistisen maailmanjärjestelmän, Suomen suurruhtinaskunnan ja Pohjois-Suomen talousalueen yhteiskunnallisten rakenteiden sekä toimijoiden voimasuhteet. Lähes vuosisadan jatkunut tervakapitalismi mullisti perin pohjin kainuulaisten elämän ja luontokäsitykset.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki STT Infossa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme