Tutkimus
Suomen ESO-keskuksessa tehtävä tutkimus kattaa useita tähtititieteen tärkeitä osa-alueita. Havaintomme ulottuvat aina kaukaisimpiin galakseihin saakka, seuraamme galaksien keskustoissa lymyävien mustien aukkojen kehitystä, havaitsemme valtavia tähden elämän päättäviä supernovia, uhohtamatta kuitenkaan huomattavasti ”lähempänä” olevia kohteita kuten magneettisia kaksoistähtiä, tähtienvälistä ainetta, tähtien syntyä ja oman aurinkokuntamme kappaleita.
Galaksit ja Kosmologia
Aktiivisten galaksiytimien tutkimusryhmämme on pääasiassa kiinnostunut supermassivisista mustista aukoista ja niiden suihkuista. Keskeiset kysymyksemme ovat: Miten musta aukko ylipäätään kykenee lähettämään suihkuja suurella nopeudella poispäin itsestään? Miten tämä suihku kykenee säteilemään äärimmäisen korkeaenergistä säteilyä? Mistä ”aineesta” suihku itse asissa muodostuu? Säteilevätkö suihkut myös neutriinoja, kuten viimeisimmät havainnot hieman vihjaavat? Vastauksia näihin kysymyksiin haetaan mittaamalla suihkujen kirkkausmuutoksia mahdollisimman monilla havaintotaajuuksilla ja tulkitsemalla avaruudesta tulevaa neutriinosäteilyä. Tutkimusryhmällämme on laaja kokemus havainnoista radiotajuuksista aina korkeaenergisiin gammasäteisiin asti. Kirkkausmuutosten lisäksi mittaamme äärimmäisen tarkkoja radiokarttoja kohteistamme sekä seuraaamme niiden säteilyn polarisaatiota. Olemme seuranneet optisella kaistalla suihkujen kikkaudenmuutoksia mm. yhteispohjoismaisella NOT-teleskoopilla vuodesta 2002 lähtien ja ryhmämme jäseniä on mukana Metsähovin radioteleskoopin suorittamassa seurannassa, joka on jatkunut jo yli 40 vuotta. Ryhmän jäseniä on mukana myös useissa suurissa kansainvälisissä tutkimuskollaboraatioissa kuten MAGIC, CTAO, IXPE, KM3NeT ja EHT.
Tutkimme myös galaksien muodostumista ja kehittymistä hyvin varhaisista ajoista aina nykypäivään saakka. Tärkeimmät tutkimusaihemme ovat näkyvän ja pimeän aineen jakautuminen galakseissa, mukaanlukien galaksien keskustojen mustat aukot. Näitä aiheita tutkimme kartoittamalla tähtien liikettä galakseissa käyttäen hyväksi myös mm. planetaarisia sumuja ja pallomaisia tähtijoukkoja. Olemme erityisen kiinnostuneita kohteista, jotka ovat jossain mielessä ”äärimmäisiä”, kuten ultrahimmät galaksit, erittäin kompaktit galaksit ja infrapunakirkkaat galaksit. Lisäksi olemme kiinnostuneita elliptisitä galakseista ja siitä miten ne muodostuvat ja kehittyvät aikojen kuluessa.
Henkilökunta tässä tutkimusalueessa: Roberto De Propris, Johanna Hartke, Talvikki Hovatta, Kari Nilsson, Petri Väisänen, Mauri Valtonen sekä useat FINCAn tutkijatohtorit.
Tähtien Rakenne ja Kehitys
Tällä hetkellä keskeisimmät tutkimusaiheemme ovat kompaktit kaksoistähdet, tähtien kertymäkiekot, tähtipopulaatiot, pallomaiset tähtijoukot sekä supernovat ja niiden emogalaksit.
Supernovaryhmä toimii tiiviissä yhteistyössä Turun Yliopiston fysiikan ja tähtitieteen laitoksen tutkijoiden kanssa tuodakseen lisävalaistusta massivisten tähtien viimeisiin kehitysvaiheisiin. Nämä tähdet päättävät elämänsä supernovina, jotka voidaan havaita hyvin kaukaa. Tärkeimpiä tutkimuskohteita ovat:
- superkirkkaan supernovat, harvinaisia ja äärimmäisen voimakkaita räjähdyksiä, joiden alkuperää ei vielä tunneta. Voimakas energiantuotto vaatii jonkin epätavallisen ”voimanlähteen”, mahdollisesti mustan aukon tai magnetarin. Näiden kohteiden ajatellaan myös mahdollisesti muistuttavan hyvin paljon ensimmäisiä universumissa syntyneitä tähtiä;
- räjähdyksen ulos heittämä materiaali ja sen vuorovaikutus tähteä ympäröineen aineen kanssa antavat arvokasta tietoa tähden loppuvaiheista;
- räjähdyksen emogalaksi ja räjähdyksen tarkka sijaintipaikka antavat lisätietoa tähden massasta ja koostumuksesta;
- tähdet, jotka ovat menettäneet suuren osan ulkokerroksistaan ennen räjähdystä.
Henkilökunta tässä tutkimusalueessa: Roberto De Propris, Pasi Hakala, Tuomas Kangas, Hanindyo Kuncarayakti sekä useat FINCAn tutkijatohtorit.
Aurinkokunnan Pienkappaleet
Suomen ESO-keskuksen tutkijat toimivat yhteistyössä ja Helsingin Yliopiston planettaryhmän kanssa ymmärtääkseen aurinkokuntamme syntyvaiheita. Ryhmän pääasialliset tutkimuskohteet ovat Aurinkokunnan pienkappaleet, erityisesti pienet asteroidit, joiden fysikaalisiin ominaisuuksiin ja kokojakaumaan on tallentunut arvokasta tietoa Aurinkokunnan synnystä ja kehityksestä. Tutkimustyö käyttää monipuolisesti astrometriaa, fotometriaa, spektrometriaa ja polarimetriaa ja sen pääasiallisia tutkimusalueita ovat:
- pienten asteroidien karakterisointi kun ne ohittavat Maan läheltä;
- Maata väliaikaisesti kiertävien kappaleiden muodostaman populaation tutkiminen LSST:n avulla;
- em. populaation alkuperä (kuu/asteroidivyöhyke);
- Maan kannalta vaaralliset asteroidit ja niiden torjuminen.
Henkilökunta tässä tutkimusalueessa: Grigori Fedorets
Havaintomenetelmät ja Instrumentaatio
Suomen ESO-keskuksen tekemä tutkimustyö on pääasiassa havaintotyötä käyttäen hyväksi maan pinnalla sijaitsevia suuria teleskooppeja optisista aallonpituuksista aina millimetrialueelle saakka. Tärkeimmät teleskoopit ovat Euroopan Eteläisen Observatorion (European Southern Observatory, ESO) Very Large Telescope (VLT) ja Atacama Large Millimetre Array (ALMA) sekä La Palmalla Kanarian Saarilla sijaitseva Nordic Optical Telescope (NOT). Näiden lisäksi käytämme myös satelliitihavaintoja, korkeaenerigista gammasäteilyä havaitsevia teleskooppeja sekä tietokonesimulaatioita. Yleisimmät käytetyt havaintomenetelmät ovat optinen kuvaus ja infrapunakuvaus, spektrometria ja polarimetria.
ESO-keskuksen tutkijat ovat mukana myös useassa ESO:n instrtumenttiprojektissa, kuten SOXS-spektrograafi (ESO New Technology Telescope NTT, La Silla, Chile), MICADO (ESO Extremely Large Telescope ELT, Chile) ja MOSAIC (ELT, Chile). ESO-keskuksen tutkijoilla on myös merkittävä rooli Cherenkov Telescope Array Observatory:ssa (CTAO), ensimmäisessä maan päällä sijaitsevassa gammasäteitä havaitsevassa observatoriossa. Tällä observatoriolla on teleskooppeja sekä pohjoisella (La Palma, Kanarian Saaret) että eteläisellä (Chile) pallonpuoliskolla .