röntgensäteet

Tänään tulee kuluneeksi 15 vuotta siitä, kun XMM-Newton -röntgenteleskooppi laukaistiin avaruuteen. Tämä suuri röntgensäteiden aallonpituusalueella tähtitaivasta tutkiva avaruusteleskooppi on edelleen toiminnassa, ja muistuttaa osaltaan siitä, että aikanaan Suomikin oli merkittävä avaruuslaitteiden rakentaja.

Syy siihen, miksi tähtitieteilijät haluavat tutkia maailmankaikkeutta myös röntensäteiden aallonpituusalueella on se, että röntgensilmin maailma ympärillämme näyttää erilaiselta.Tähtien sijaan taivaalla loistaisivat aktiiviset galaksit, neutronitähdet, supernovajääneet ja muut eksoottiset kohteet.

Röntgenteleskoopit pitää viedä avaruuteen, koska (onneksi) ilmakehä suojaa meitä avaruudesta tulevalta säteilyltä. XMM on hyvin soikealla kiertoradalla (noin 10 00 x 110 000 km) Maan ympärillä, jotta se voisi olla pitkä aikaa kerrallaan kauempana maapallosta katsomassa kohteitaan.

XMM-Newtonin peili Nimi XMM tulee sanoista X-ray Multi-Mirror telescope, eli sen sydämenä on omalaatuinen hyvin suurienergisiä röntgensäteitä heijastava peili. Röntgenpeili on vähän kuin suppilo, joka koostuu peräkkäisistä hyperbolin ja paraabelin muotoisista osista, joiden ansiosta röngensäteet saadaan käännettyä polttopisteeseen. Näitä tötteröitä on useita sisäkkäin, jolloin saadaan aikaan kunnollinen kuva kohteesta lähestulkoon samaan tapaan kuin optisella peilillä. XMM:n tapauksessa 58:n sisäkkäisten, erittäin tarkasti oikean muotoisten peilien pinnoitus on tehty kullalla, joten teleskoopilla on aivan kirjaimellisesti kultainen sydän. Näitä on mukana kaikkiaan kolme – mistä nimi Multi-Mirror, eli monipeilinen – ja niiden yhteenlaskettu pinta-ala on 120 neliömetriä, eli enemmän kuin tenniskentän pinta-ala.

Havaintolaitteina on kolme CCD-kameraa ja kaksi spektrometriä, sekä lisäksi mukana XMM:ssa on 30 cm näkyvän valon kaukoputki, jonka avulla voidaan kuvata samanaikaisesti tarkkailtavaa kohdetta.

Lisänimen Newton se sai myöhemmin, koska teleskoopilla haluttiin kunnioittaa fysiikan suurmiestä Isaac Newtonia.

Tähän mennessä XMM-Newtonin avulla on tehty 3884 tieteellistä julkaisua ja se on tehnyt merkittäviä havaintoja niin aurinkokunnan kohteista kuin syvän taivaan ilmiöistä. Esimerkiksi vanhin koskaan havaittu supernova on löydetty XMM:lla ja sen avulla on voitu selvittää neutronitähden pintarakennetta.

Vaikka teleskooppia ei suunniteltu taivaan kartoittamiseen, keksivät XMM:n tiedetiimin jäsenet pitää teleskooppia käynnissä myös silloin, kun se siirtyy kohteesta toiseen. Näin se pyyhki ikään kuin ohimennen suuria osia taivaalta ja näistä tiedoista on koottu kattava taivaan röntgenkohteiden kartasto nimeltään 2XMM. Luettelossa on 247 000 röntgenlähdettä komeetoista aina kaukaisiin aktiivisiin galakseihin, joista on spektrejä ja kirkkauskäyriä.

Ja työ siis jatkuu edelleen: kymmeneksi vuodeksi toimimaan suunniteltu teleskooppi on edelleen täysissä voimissaan, ja sen annetaan toki jatkaa vielä työtään niin kauan kuin mahdollista.

Mustanpuhuva avaruusteleskooppi

XMM-Newton on periaatteessa pitkä töttörö, missä on patti molemmissa päissä ja isot aurinkopaneelit sivuillaan. Keskusputki on itse kaukoputhen putkiosa ja havaintolaitteet – joihin peilin kuva fokusoidaan – ovat "yläosassa" olevassa suuremmassa patissa. "Alaosan" patissa ovat puolestaan polttoainesäiliöt, tietoliikennelaitteet ja kaikki muut kotitalousvälineet, jotka pitävät teleskoopin oikealla radallaan ja toiminnassa.

XMM on edelleen suurikokoisin ESAn tiedesatelliitti ja se täytti Ariane 5:n koko suuren kärkikartion. Pituutta teleskoopilla on kymmenen metriä korkea ja se on noin 4,5 metriä halkaisijaltaan. Sen massa oli laukaisun aikaan polttoaineineen noin neljä tonnia. Avaruuteen se laukaistiin siis 10. joulukuuta 1999; kyseessä oli Ariane 5:n neljäs lento.

Samoihin aikoihin XMM-Newtonin kanssa laukaistiin avaruuteen myös amerikkalainen Chandra, samankaltainen röngenteleskooppi. Myös Chandra on edelleen toiminnassa, ja itse asiassa se ennätti aikanaan toimintaan hieman ennen eurooppalaista kollegaansa. Teleskoopeilla on kuitenkin eroja: siinä missä Chandra on parempi kohteiden kuvaamisessa, on XMM parempi spektrihavainnoissa. Ne näyttävät mistä aineesta kohde on tehty, millaiset olosuhteet siellä on ja kuinka kohde liikkuu. Ne eivät ole aina yhtä kauniita, mutta usein paljon informatiivisempia.

Suomalaisilla oli varsin näyttävä osa teleskoopin tekemisessä, sillä suuren satelliitin koko suuri keskusputki on suomalaista tekoa. Sen valmisti silloinen Finavicomp, Patrian ammoinen tytäryritys, jonka toimipaikka oli Kuoreveden Hallissa. Kyseessä on edelleen suurin koskaan siviilisatelliittiin tehty hiilikuiturakenne.

Toinen olennainen suomalaisosa on elektroniikkayksikkö, koka pitää huolta teleskoopin peiliosaston lämpötilasta, eli sen vastuulla on satelliitin sydämen lämpötila. Sen valmisti Tampereella silloinen Finnyards, joka kuuluu nykyisin myös Patriaan.