Tiede
03.09.2014

Taivaspaikka

Teksti & Kuvat:
Lauri Hannus

Keskellä kaarinalaista peltomaisemaa nököttää mäennyppylä, jonka uumenissa hiotaan maailman parhaat peilit ja tehdään valtakunnan kattavinta tähtitieteellistä tutkimusta. 

Yksi metri kuulostaa aika vaatimattomalta luvulta. Silti Tuorlan observatorion metrin levyinen peilikaukoputki on Suomen suurin tähtien tarkkailuun soveltuva optinen havaintolaite, jolla voidaan kirkkaina öinä tehdä varteenotettavia havaintoja. 

Tuorlan iso teleskooppi lymyilee 15 metriä korkean betonitornin huipulla. Tuuli piiskaa terassia, betoniraput on varustettu liukuesteillä. Kirkkaat pakkasyöt ovat tähtien tarkkailuun soveliainta aikaa, ja silloin lämmittämättömässä tornissa tulee huurteista. 

Alla on reilusti tyhjyyttä, sillä teleskooppitornin käytävä jatkuu kymmenen metriä kallion syvyyteen. Laukkavuoren uumenissa kulkee kalliotunneli, josta kaikki alkoi. 

Professori Yrjö Väisälä perusti vuonna 1952 Tuorlan kartanon maille observatorion, joka korvasi valosaasteen kiusaaman Iso-Heikkilän tähtitornin. Taitavana peilien hiojana tunnettu Väisälä rakennutti ensimmäisenä maanalaisen tunnelin, jossa optiikkaa voitiin työstää ilman ulkoisia häiriötekijöitä.

Luolaston hiomo on jäänyt liian pieneksi suurimpien peilien hiontaan, mutta pienempiä siellä valmistuu yhä. Observatoriota esittelevä tutkija Aimo Sillanpää ei turhia kursaile, vaan kertoo, että maaseutuopiston kupeessa sijaitsevassa Tuorlassa laatu on maailman parasta. 

Peilien hiomisesta nykyisin vastaava Opteon Oy onkin kunnostautunut muun muassa historian suurimman ja teknisesti vaativimman avaruuspeilin hiojana. Vuonna 2009 laukaistun Herschel-satelliitin kolme ja puoli metriä leveän pääpeilin valmistaminen onnistui kaikista aurinkokuntamme hiomoista juuri Tuorlassa. Peilin piti alun perin tulla NASAlta, mutta se ei suoriutunut urakasta tarpeeksi hyvin. 

Kuvatekstiä: Pauli Pihajoki on varma, että työn alla olevassa tutkimuksessa on vielä rutkasti virheitä. Tämä kuuluu asiaan, sillä vain jatkuvat tarkastukset hiovat olennaisen esille.

PIMEYDEN YTIMEEN

Peilien lisäksi Tuorlassa syntyy tiedettä. Turun yliopiston fysiikan ja tähtitieteen laitoksen osastolla tehdään maailmanlaajuisesti merkittäviä havaintoja universumin äärimmäisimmistä kohteista.

Yksi näistä on Tuorlan tuoreimman tohtorin, 31-vuotiaan Pauli Pihajoen tutkimuskohde OJ287. Vaisun nimen takaa paljastuu 18 miljardin Auringon massan omaava aktiivinen galaksiydin, jonka keskellä hyrrää yksi suurimmista havaituista mustista aukoista. 3,5 miljardin valovuoden päässä majaileva jättiläinen ilmoittelee itsestään lähinnä kirkastumalla ajoittain.

Erityisen mielenkiintoiseksi OJ287:n tekee se, että jättimäistä mustaa aukkoa kiertää pienempi musta aukko, joka on massaltaan noin sadan miljoonan auringon kokoinen. Pienempi aukko törmää suurempaa aukkoa ympäröivään kaasuun ja aiheuttaa säteilypurkauksia, jotka voidaan havaita maasta käsin. 

Pihajoki työstää tällä hetkellä väitöskirja-aiheestaan uutta tutkimuspaperia. Havaintojen tueksi otetaan niin aiempaa tutkimusta, tarkennuslaskelmia kuin erityistä suhteellisuusteoriaakin.

”Havaintojen perusteella tehdään karkeita kaavoja, joita tarkennetaan teoreettisesti ja sovitetaan koodilla ryyditettynä uudelleen havaintoihin.” 

Tutkimuskohteen lailla myös Pihajoen työrytmi on melko epätavallinen. Tavallisia työpäiviä on vähän.  

”Teen töitä silloin kun satun olemaan hereillä. Viime aikoina olen rutinoitunut ravaamaan Tuorlassa kohtuullisen säännöllisiin aikoihin. Täällä voi haastella kollegojen kanssa, ja joskus puhumme yleisen scheissenjauhannan lisäksi ihan asiastakin.” 

SUURIN JA KAUNEIN

Parinkymmenen tutkijan ja kymmenen jatko-opiskelijan Tuorlan tärkein tutkimusalue on suurenergia-astrofysiikka. Se tarkoittaa OJ287:n kaltaisten avaruuden jättiläisten tutkimusta, jota tehdään korkeaenergistä säteilyä havainnoimalla.
 
Tuorlasta ei kaukaisten kohteiden energiataajuuksille suoraan päästä. Tutkijoiden vipuvartena toimii MAGIC-teleskooppi, joka majailee Kanarialla La Palman saarella 2200 metrin korkeudessa. Kaksi 17-metrista gammateleskooppia ovat tutkimustarkoitukseen pohjoisen pallonpuoliskon parhaita. 

Kaukaisia kohteita tutkitaan MAGICin avulla mutkan kautta. Kvasaarit lähettävät korkeaenergistä gammasäteilyä, joka ilmakehään osuessaan saa aikaan hiukkaskuuron. Nämä hiukkaset etenevät ilmakehässä vallitsevaa valonnopeutta nopeammin ja tämän seurauksena säteilevät havaittavasti.
”Kun kaukoputkia suunnataan näitä ilmakehän hiukkaskuuroja kohti, nähdään sinisiä välähdyksiä, joiden avulla voidaan selvittää säteilyn voimakkuus”, kertoo Tuorlan observatorion johtaja, professori Juri Poutanen. Säteilyn luonne taas kertoo paljon sitä lähettävästä kohteesta. 

MAGICilla tutkimusta tehdään paikan päällä La Palmassa. Tuorlalaiset saavat teleskoopin tuottamaa dataa käyttöönsä jatkuvasti, mutta kahdesti vuodessa iskee tähystysvuoro. Käytännössä tämä tarkoittaa kolmen viikon yhtäjaksoista oleskelua vuoren laella. 

Mustat aukot ovat Tuorlan tutkimuksen keskiössä ainakin tutkijoiden määrässä mitattuna. Poutasen mukaan suunnilleen puolet porukasta puuhaa näiden havaittavan maailmankaikkeuden vaikeimmin tarkasteltavien massakertymien parissa. Mustia aukkoja tutkitaan gammasäteilyalueen lisäksi niin radioaaltojen kuin näkyvän valon avulla. 

Tuorlan pienemmät tutkimusryhmät keskittyvät muun muassa galaksien kehittymiseen ja astrodynamiikkaan, jonka avulla lasketaan esimerkiksi satelliittien ratoja. 

Myös eksoplaneetoille – elämän potentiaalisille kantajille ulkoavaruudessa – löytyy tutkimusresursseja. Maan sukulaisia etsitään muutaman kymmenen valovuoden säteeltä. ”Lähiavaruudesta siis”, Aimo Sillanpää tarkentaa. 

Tuorlassa on myös oltu mukana kehittämässä tutkimusmenetelmiä Euroopan komeettaluotain Rosettaan. Vuonna 2004 laukaistulla luotaimella on kolme suomalaisinstrumenttia, ja luotain on saavuttanut kohteensa kolme viikkoa sitten. 

”Horroksestaan herätetyt laitteet kuulemma toimivat ja saavat dataa”, toteaa Sillanpää tyytyväisenä. 

Tuorlaa voidaankin nimittää Suomen mittavimmaksi tähtitieteen tutkimuskeskukseksi sortumatta varsinaissuomalaiseen omakehuun. Muut kotimaiset yksiköt ovat pienempiä. Poutasen mukaan esimerkiksi Helsingin yliopiston fysiikan laitoksella kosmologisen tutkimuksen taso on korkea, mutta tutkijoita on suunnilleen puolet Tuorlaa vähemmän.

Kotimaisten yliopistojen välillä tehdään toki paljon yhteistyötä. Muun muassa Aalto-yliopiston Metsähovin observatorio tutkii kvasaareja Suomen ainoalla radioastronomiseen tutkimukseen käytettävällä teleskoopilla. Yhteinen tutkimuskohde on lähentänyt observatorioita jo 1980-luvulta alkaen.  

LUOVAA ERISTYSTÄ

Matka Turusta Tuorlaan on kosmisessa mittakaavassa mitätön, mutta yksikön sijainti on kampuksen mittakaavassa etäinen. Käytännön tutkimuksen kannalta Kaarinassa majailulla on enää vähän merkitystä, sillä tutkimuksen kannalta olennainen data saadaan verkon kautta. 

Vaikka luento-opetus hoidetaan Yliopistonmäellä ja Tuorlan sijainti tarkoittaa maisteriopiskelijoille bussissa nyhväämistä, eivät observatorion tutkijat kirkonkylälle muuttamisesta innostu. 

”Pari järkisyytä painaa siinä, että observatorion kannattaa sijaita Tuorlassa. Tarvitsemme edelleen kaukoputkia etenkin opetukseen ja laitteiden testaukseen, ja täällä ne ovat lähellä. Toinen syy on se, että vuokra täällä on kolme kertaa keskustaa pienempi. Edullisempi hinta tarkoittaa esimerkiksi sitä, ettemme joudu hävittämään tiedekirjastoamme”, summaa Juri Poutanen.  

Yliopistonmäeltä voisi olla vaikea löytää tilaa Tuorlan suosituimmalle vierailukohteelle. Se on etenkin koululaisten rakastama planetaario, joka syntyi Herschel-teleskoopin sivutuotteena. Peilin valmistusta varten rakennettu halli jäi autioksi, ja Tuorlan väki pykäsi tyhjistä seinistä yleisömagneetin.

7,5-metrisen kupolin alle aukeavaa taivasta kokoontuu vuosittain tuijottamaan noin 10 000 vierasta. Tuorlalaisille kyse on ylimääräisestä talkootyöstä, mutta mieluisasta sellaisesta. Aimo Sillanpää myhäilee, että yleisön into on hyvää vaihtelua kaavojen pyörittelylle.  

”Parhaita kommentteja on ollut se, kun yksi tyttö tuli ulos kuvusta silmät sädehtien ja hihkaisi: nyt mä varmaan selviän huomisesta ympän kokeesta!”  

 Tuorlan Planetaarion näytökset keskiviikkoisin klo 18 ja19 sekä lauantaisin ja sunnuntaisin klo 13,14 ja 15. Opiskelijaliput 6€. Tarkemmat tiedot ja mahdolliset muutokset: astro.utu.fi/planetaario