Metsähovin radio-observatorio mitannut merkittäviä löytöjä jo 50 vuoden ajan

Aalto-yliopiston Metsähovin radio-observatorio täyttää tänä vuonna 50 vuotta. Aalto-yliopiston edeltäjän Teknillisen korkeakoulun radiolaboratoriolle Metsähoviin sijoitettu radioteleskooppi avasi aikoinaan pääsyn suuren mittakaavan radiotieteellisiin ja radioastronomisiin tutkimusprojekteihin. 

Kirkkonummen Kylmälässä sijaitseva radioteleskooppi on halkaisijaltaan 13,7-metrinen ja tarkkailee avaruutta suojakuvun sisällä 24 tuntia vuorokaudessa ympäri vuoden. Lisäksi Metsähovin radio-observatorion alueella on useita pienempiä radioteleskooppeja ja -antenneja, joilla tutkitaan avaruutta ja radiotaajuisia ilmiöitä. 

”1960-luvulta alkaen radiotekniikka kehittyi nopeasti ja Suomi pääsi kehitykseen mukaan, kun Posti- ja lennätinhallitus (nykyinen Telia) oli kiinnostunut erityisesti satelliittiviestintään liittyvistä kokeiluista ja tutkimuksista, ja Yleisradio halusi kehittää avaruuden kautta käytävään viestintään liittyvää osaamista. Silloisen radiotutkimusaseman ja nykyisen radio-observatorion laitteiston käytöstä ja kehittämisestä saatavaa kokemusta pidettiin arvossaan”, Metsähovin radio-observatorion johtaja Joni Tammi muistelee alkuaikoja arkistojen merkinnöistä. 

Havainnointidataa saatavilla vuosikymmenten takaa

Metsähovin radio-observatorio aloitti toimintansa 50 vuotta sitten radiotutkimusasemana, sillä alkuaikoina tutkimus painottui radioastronomisen tekniikan kehittämiseen. Metsähovi on edelleen alan huipulla VLBI-tekniikassa, jolla yhdistetään ympäri maailmaa sijaitsevia radioteleskooppeja toimimaan yhtenä instrumenttina, jonka erotuskyky vastaa maapallon kokoista teleskooppia. VLBI tulee sanoista ”very long baseline interferometry” eli ”pitkäkantainterferometria”, joka muun muassa mahdollisti ensimmäiset kuvat mustasta aukosta.

”Viimeisten kymmenen vuoden aikana olemme siirtyneet enemmän observatoriotoimintaan, ja Metsähovista on tullut Aalto-yliopiston merkittävä tutkimuksen ja opetuksen infrastruktuuri, jossa keskeistä on myös radioastronomian ja avaruuteen liittyvän radiotekniikan opetus. Vahvuutemme on pitkäaikainen havainnointi eli monitorointi, ja olemme nykyään ainoita paikkoja maailmassa, joissa -keskitytään aktiivisten galaksien ja Auringon muuttuvuuden pitkäaikaiseen monitorointiin korkeilla radiotaajuuksilla”, Tammi kertoo.

”Tyypillisesti teleskoopeilta haetaan havaintoaikaa joitain tunteja, ja havaintoja tehdään usein vain yhden kerran, jolloin tavoitteena on saada hyvä kuva siitä, miltä kohde juuri sillä hetkellä näyttää. Me taas seuraamme satoja kohteita säännöllisesti, jolloin pystymme sanomaan mitä jokin kohde tekee. Pitkät aikasarjat tuovat kontekstia, jota ilman ei voida tietää, edustaako yksittäinen havainto kohteen normaalia käyttäytymistä, vai onko havainnot tehty juuri silloin, kun kohteessa on käynnissä täysin poikkeuksellinen "once in a lifetime" -tapahtuma”, hän jatkaa.

Nykyään Metsähovin radio-observatorion havainnoissa on kolme pääaluetta: aktiivisten galaksien tutkimus, Auringon radiomonitorointi sekä kansainväliset radioteleskooppiverkostojen yhteishavainnot. 

”Olemme myös rakentamassa lahjoitusten turvin aivan uutta mittalaitetta: pienemmistä, 5.5-metrisistä radioteleskoopeista koostuvaa radiointerferometria. Toisin kuin kansainvälisessä VLBI-verkostossa, joissa radioteleskooppeja on ympäri maailmaa, tässä kaikki teleskoopit sijaitsevat Metsähovissa. Toivomme saavamme ensimmäisen teleskooppiparin yhdistettyä vielä tämän vuoden aikana”, Tammi kertoo.  

Uudet tilat otettiin käyttöön vuonna 2021

Metsähovin radio-observatorio on kokenut useamman muodonmuutoksen viimeisen 50 vuoden aikana. Alkuperäinen laboratoriosiipi toimi päärakennuksena vuoteen 2021 asti, jolloin uusi päärakennus valmistui ja vanha purettiin. 

”Pääinstrumenttiamme eli halkaisijaltaan 13,7-metristä radioteleskooppia on päivitetty useaan otteeseen, esimerkiksi sen pääpeili (lautasantennin lautanen) on vaihdettu tarkempaan. Samoin äärimmäistä tarkkuutta vaativaa ohjausjärjestelmää on modernisoitu ja radioteleskoopin suojakupu on vaihdettu kahdesti. Lisäksi teleskoopin olennaisimpia osia, eli vastaanottimia, on päivitetty ja niiden valikoimaa kasvatettu. Parhaillaan työn alla on uusinta sukupolvea edustava monitaajuusvastaanotin, joka tulee avaamaan aivan uusia tutkimus- ja käyttömahdollisuuksia”, Tammi sanoo.

Samoin digitalisaatio ja automaatio ovat muuttaneet vuosien varrella laitteistoa ja toimintaa valtavasti. Ennen nykyisiä etäyhteyksiä radioteleskoopin ohjauskomennot annettiin ohjaamohuoneen tietokoneella, mikä vaati aina yhden henkilön läsnäolon ympärivuorokautisesti viikon jokaisena päivänä.

Joni Tammen mieleenpainuvin muisto liittyykin hänen ensimmäisiin viikonloppuöihinsä Metsähovissa. Vielä 2000-luvun alussa havainnot kirjasi piirturi, joka piirsi reaaliajassa teleskoopin havaitsemia tehotasoja kohteista, ja havaintovuorossa olevan henkilön työtehtäviin kuului muun muassa kynien vaihto piirturiin.

”Ensimmäisen vuoden tähtitieteen opiskelijana Turun yliopistosta saavuin innokkaana suorittamaan havaintoja, jotta varsinainen henkilökunta sai edes hetken vapaata. Havaintovuoroni alkoi perjantaina iltapäivällä ja loppui maanantaina aamuvarhain, ja koko tämän ajan piti seurata säätilaa, havaintojen ja mittausten etenemistä, tehdä korjauksia mittausjärjestelmään, säätää kaapelointia, ja montaa muuta asiaa. Viikonloppu oli ikimuistoinen, joskin univelkaa kertyi sen verran, että seuraaville kerroille tajusinkin pakata mukaan makuupussin ja panostaa paremmin mikrotaukoihin sohvalla”, Tammi muistelee.

Juhlavuosi näkyy koko vuoden Aalto-yliopiston eri kanavissa. Tapahtumista ja syksyn yleisöluennoista tiedotetaan kevään aikana. Seuraa metsahovi.aalto.fi ja pysy kuulolla.

• Havaintodataa Metsähovista on jo vuodelta 1974 lähtien
• Metsähovissa on tehty tiedonsiirron maailmanennätys, kun vuonna 2008 demonstroitiin uutta, radioastronomisen datansiirtoon kehitettyä menetelmää. Kun Metsähovista siirrettiin testidataa Onsalan radio-observatoriolle, Metsähovin liikenne kattoi hetkellisesti 90 % silloisesta Suomen ja Ruotsin välisestä dataliikenteestä.
• Metsähovilaisia oli yötä-päivää mukana NASA:n sukkulalennon ohjauskeskuksessa vuonna 1998, kun nobelisti Samuel Tingin antimateriadetektorin prototyyppi lensi avaruudessa. Detektorin tiedonsiirto NASA:n laitteiden ja tutkijoiden välillä perustui Metsähovissa kehitettyyn tekniikkaan, ja metsähovilaiset varmistivat tiedon välityksen koko kymmenen päivän mission aikana. Prototyypistä kehitetty varsinainen laite, AMS-02 toimii edelleen kansainvälisellä avaruusasemalla, ISS:llä.
• Nykyään käytännössä kaikki havainnot on mahdollista tehdä etäyhteydellä, vaikka vieläkään mikään kamera- tai sensorijärjestelmä ei korvaa paikan päällä havaintoja tekevää ihmistä. Kone ja algoritmit pystyvät kyllä ehdottamaan havaintostrategiaa tai esimerkiksi radioteleskoopin suojakuvun lämmitystä lumisateen jälkeen, mutta viimeinen sana on aina tehtävään koulutetulla ihmisellä, jolla on käytössään myös vuosien kokemuksen ja intuition tuomaa perspektiiviä. Tulevaisuudessa automaatio kehittynee vielä pidemmälle, mutta vielä 50 vuoden jälkeenkin miljoonien eurojen arvoisella laitteella havaitseminen on vielä osittain käsityötä.