Horisondi logo
<< | Arhiiv | Lingid | Tellimine | Impressum | e-post
Horisont 3/2002
Teleskoobid läbi aegade 9
Ultraviolettastronoomia

Voldemar Harvig

   Nähtavast kiirgusest lühilainelisemat elektromagnetilist kiirgust tuntakse ultraviolettkiirgusena. Piiriks nähtava ja ultraviolettkiirguse vahel loetakse lainepikkust 400 nanomeetrit. Sellest veelgi lühilainelisem on röntgenikiigus. Ultraviolettkiirgusel on tugev keemiline ja bioloogiline toime, mis põhjustab näiteks värvainete pleekimist ja naha päevitumist. Ultraviolettkiirgus, mille lainepikkus on alla 290 nanomeetri, neeldub täielikult Maa atmosfääris 30 kuni 200 kilomeetri kõrgusel merepinnast ja ei ole seega vaadeldav ka kõrgmäestikuobservatooriumides. Raketitehnika arenguga on saanud võimalikuks vaatlusseadmete viimine väljapoole Maa atmosfääri.

   Esimene pääsuke

   Kui Teise maailmasõja päevil vallutasid liitlased Saksamaa, jäi neile muu sõjasaagi seas ka hulgaliselt tollal olemas olnud parimat raketitehnikat, mida jagus koos tehnilise personaliga nii Nõukogude Liidule kui ka Ameerika Ühendriikidele.

   Nii juhtuski, et kosmoseastronoomia alguseks võib pidada aastat 1946, mil Richard Touseyn´i juhitud uurimisrühmal õnnestus jäädvustada Päikese ultraviolettspekter kuni 220 nanomeetrini. See uurimisrühm töötas Merejõudude Uurimislaboratooriumis (Naval Research Laboratory) ja kasutas trofeeks saadud V-2 tüüpi Saksa raketti, mis lennutati 80 kilomeetri kõrgusele.

   Uue akna võimalused

   Ultraviolettastronoomia on väga sarnane optilisele astronoomiale, sest põhimõtteliselt on selles valdkonnas kasutatavad teleskoobid üsna ühesugused tavapeegelteleskoopidega, spektrograafid sarnanevad tavalistele võrespektrograafidele ning ka kummagi kiirgusvastuvõtjadki ei erine kuigi palju teineteisest.

   Ultraviolettkiirguses on uuritavad objektid üldiselt samad, mis nähtavas valguses. Oluline on aga see, et ultraviolettpiirkonna ulatus on umbes kümme korda suurem, kui nähtava valguse lainepikkuste vahemik ja ootuspäraselt mahub sinna ka tunduvalt rohkem informatsiooni. Eriti rikkalikku teavet on võimalik saada kuumade objektide vaatlustest, kuna sellisel juhul langevad just ultraviolettpiirkonda paljude kiirgavate ioonide resonantsjooned.

   IUE - võimas teleskoop

   Alates 1962. aastast on viidud orbiidile suur hulk ultraviolett-kiirgusteleskoope, kuid nende seas on erilisel kohal IUE (International Ultraviolet Explorer). Selle rajamise plaanid said alguse juba 1960. aastate lõpul. Selleks ajaks oli lennutatud Maa ümbruse rännuteedele mitmeid orbitaalteleskoope, mis kuulusid USA-le, Nõukogude Liidule -, kus mõnedes programmides osalesid ka Tõravere astronoomid -, ja teistele riikidele.

   1971. aastaks oli jõutud üldisele kokkuleppele kolme projektis osalenud agentuuri tööjaotuse osas. NASA ülesandeks sai üldine teleskoobi konstrueerimine, selle orbiidile viimine ja komoselaeva juhtimine Goddardi Kosmoselendude Keskuses (Goddard Space Flight Center). Inglise teadlased pidid tegelema kaamerate konstrueerimisega ja osalema teleskoobi optilise süsteemi loomisel. Euroopa Kosmoesagentuur (ESA) aga valmistas päikesepatareid ja tagas kosmoselaeva juhtimise Madriidi lähedal paiknevast juhtimiskeskusest.

   Kosmoselaeva rajamisel oli plaanis rakendada mitmeid unikaalseid lahendusi, mille tulemusena oli IUE esimene geosünkroonsel orbiidil olev orbitaalteleskoop keskmise kaugusega maapinnast 36 000 kilomeetrit. Kuna tiirlemisperiood oli umbes 24 tundi, püsis IUE ligikaudu 5000 ruutkilomeetrise Kesk- ja Lõuna-Ameerika ning Atlandi ookeni ala kohal. Marylandis asuvast Greenbelti NASA juhtimiskeskusest sai teda pidevalt jälgida ning sellele lisaks veel umbes kaheksa tunni vältel ööpäevas oli see kosmoselaev nähtav ka Madridi lähedal paiknevast Euroopa kontrollkeskusest. Niisiis tervelt kaheksa tundi ööpäevast korraldati vaatlusi ka Euroopa keskusest.

   Omaette probleemiks oli IUE juhtimine kahest juhtimiskeskusest eri kontinentidel. Selle edukaks realiseerimiseks kasutati ühesuguseid juhtimisarvuteid ja arvutitarkvara.

   Teiseks oli teadlaste soov projekteerida viieaastase elueaga seade. Insenerid aga ei pidanud seda eriti reaalseks ja arvestati umbes kolme aastaga, tegelikkuses osutus ta aga palju pikaealisemaks.

   IUE põhiinstrumendiks oli 45-sentimeetrine berülliumist valmistatud peapeegliga peegelteleskoop. Viimane oli varustatud kahe spektrograafiga, üks võimaldas saada suure (0,02 nm) ja teine väikse (0,6 nm) lahutusega ultraviolettspektreid vastavalt heledamatest ja nõrgematest objektidest. Kogu spekter suudeti seejuures salvestada samaaegselt, mis oli väga suur eelis võrreldes varasemate, näiteks Kopernikus-tehiskaaslasele paigaldatud spektrograafidega kogutud andmetega. Teleskoobi täpseks suunamiseks kasutati juhtimisteleskoope, mis andsid 16-kaareminutisest alast vaadelava objekti kujutise juhtimiskeskusesse.

   IUE lennutati üles kanderaketi Delta abil 26. jaanuaril 1978 Canaverali neemelt Floridas. Pärast ettenähtud orbiidile jõudmist ja tehnilisi katsetusi salvestati kolmandal päeval esimene nn kalibreerimisspekter. 60 päeva jooksul tehti proovivaatlusi ja programmi eelisobjektide uuringuid. Vaatlused algasid 1. aprillil 1978 ja kestsid kuni 30. oktoobrini 1996. Seega tegutses IUE 18 aastat ja 9 kuud - niisugust eluiga ei osanud keegi isegi loota.

   Käesoleval ajal on IUE arhiivis üle 104 000 ultraviolettspektri erinevatest objektidest, millised on kõigile interneti kaudu kergesti kättesaadavad. See tohutu vaatlusmaterjal ei ole kaugeltki ammendatud. IUE korraldatud uuringute alguses oli andmete tõõtlemine küllaltki keeruline, kuna vaatlejad said oma käsutusse pooltoored tulemused. Praguseks on arhiivis olevad spektrid aga juba töödeldud kujul ja nüüd on uurija mureks vaid nende tõlgendamine.

   IUE programmi algaastail oli erakordne see, et oma vaatlusprogrammi võisid esitada ka teadlased teistest riikidest, millised ei tarvitsenud osaleda projekti finantseerimises. Nii tegi ka Tartu Observatooriumi astrofüüsik akadeemik Arved-Ervin Sapar IUE abil oma vaatlusi. Tollal olid need arvatavasti kõige moodsama tehnika abil läbi viidud vaatlused, mis meie taevauurijatele kunagi osaks saanud.

   ASTRO-observatoorium

   Üheks näiteks võimalustest, millised on tänapäeval mõnede teadlaste käsutuses, sobib hästi observatoorium Astro (Astro Observatory). Selle kooosseisu kuulus kolm instrumenti. Neist Ultraviolet Imaging Telescope võimaldas salvestada vaadeldava objekti kujutise. Hopkins Ultraviolet Telescope registreeris spektri ja Wisconsin Ultraviolet Photo-Polarimeter mõõtis polarisatsiooni. Astro konstrueeriti kasutamiseks kosmosesüstiku lendudel. Esimene Astro lendas 2. kuni 11. detsembrini 1990 kosmosesüstiku Columbia pardal, kus samal ajal oli kaasas ka röntgeniteleskoop (Broad Band X-Ray Telescope). Teine lend toimus 2. kuni 18. märtsini 1995 kosmosesüstikul Endeavour.

   Kuna vaatlusaparatuur oli ette nähtud tagasitoomiseks maale, kasutati kujutiste salvestamiseks 70 millimeetri laiust filmi, mis on lihtsam võimalus isegi siiani digitaaltehnika poolt ületamatust meetodist. Vaatlusi viidi läbi laias spektraalpiirkonnas 120 kuni 320 nanomeetrini. Projekti eesmärgiks oli uurida tähtede jaotust galaktikates ja spiraalstruktuuri.

   Kirjeldatud lendude käigus tehti muu hulgas vaatlusi ka väheuuritud, alla 120-nanomeetrise, ultraviolettkiirguse spektripiirkonnas. Nii jälgiti näiteks aktiivsete galaktikate tuumi, kus peaksid paiknema suure massiga mustad augud, tähtedevahelise keskkonna omadusi ja tähtede jaotust elliptilistes galaktikates. Samuti vaadeldi Io poolt põhjustatud gaasivoolusid Jupiteril.

   Polarisatsioonivaatluste objektideks olid tähtedevaheline keskkond, kuumad tähed, kaksiktähed ja aktiivsed galaktikad.

   VOLDEMAR HARVIG (1949) on Tallinna Tehnikaülikooli füüsika instituudi vanemteadur. Füüsika-matemaatikakandidaat.

Viimati uuendatud 6. juuni 2003