Helsingin tähtitaivas kuvattiin lasilevyille yli sata vuotta sitten – pölyisissä laatikoissa voi piillä arvokasta tietoa kaksoistähdistä

Yötaivasta kuvattiin 1800-luvun lopulta 1910-luvulle. Kunnianhimoinen taivaan kartta ei koskaan valmistunut, mutta digitalisointi on antamassa kuville uuden elämän.

tähtitiede
Vanhan lasinegatiivin suojalaatikko.
Tiina Jutila / Yle

1800-luvun lopun astronomit olivat innoissaan: Kaukoputket olivat kehittyneet ja valokuvaus alkoi olla tolkullista. Nytpä voitaisiin kartoittaa miljoonien tähtien sijainti ja valovoima valokuvista verrattomasti lyhyemmässä ajassa ja suuremmalla tarkkuudella kuin suoraan taivaalta laskemalla.

Pariisin observatorion johtaja Ernest Amédée Mouchez ehdotti, että observatoriot ympäri maapallon yhdistäisivät voimansa laatiakseen koko taivaan tähtiluettelon ja -kartan. Ne olisivat tuleville astronomipolville ainutlaatuinen mittatikku, johon he voisivat verrata omia tuloksiaan. Siten saataisiin selville tähtitaivaan hitaita muutoksia, joita ihmissilmä ei kykene havaitsemaan.

Elettiin 1880-lukua. Helsingin observatorioon oltiin juuri hankkimassa aiempaa vahvempaa kaukoputkea. Pitäisikö Helsinkiinkin hankkia kaksoisrefraktori, jossa olisi kaksi kaukoputkea, toinen valotuksen korjailuun?

Mutta mistä rahat? Yliopistolla oli yhtä ja toista rahanmenoa. Kasvitieteellinen puutarha kaipasi palmutaloa, ja voimistelulaitoskin piti rakentaa.

Rahoitus kuitenkin järjestyi, ja elokuussa 1890 uusi hieno laite seisoi käyttövalmiina Helsingin observatoriossa, jossa se on vielä tänäkin päivänä.

Tutkijat  Ragnar Furuhjelm, Rolf Witting, Emil Wessel ja Georg Dreijer Helsingin observatoriossa vuonna 1904.
Helsingin observatorion tutkijoita työssään vuonna 1904.Helsingin yliopisto

Kaksoisrefraktorinsa ansioista Helsinki saattoi liittyä 18 observatiorion joukkoon toteuttamaan Mouchezin suunnitelmaa.

Useiden eurooppalaisten observatorioiden lisäksi oman kaistaleensa taivaasta saivat astronomit Pohjois- ja Etelä-Afrikassa, Pohjois- ja Latinalaisessa Amerikassa sekä Australiassa.

Himmeitä pisteitä ruudukossa

Kimmo Lehtinen
Tiina Jutila / Yle

Maanmittauslaitoksen erikoistutkijalla Kimmo Lehtisellä on muovilaatikoittain pahvisia rasioita. Niissä on säilytetty vuosisadan takaisen urakan tuloksia ensin observatoriossa Tähtitorninmäellä ja sitten Kumpulan kampuksella.

Vanhan lasinegatiivin suojalaatikko.
Tiina Jutila / Yle

Rasian saksalainen etiketti jugendkuvioineen on ajankuvaa: Erityslasista valmistettuja tohtori Schleussnerin gelatiiniemulsiolaattoja tähtien kuvaamiseen. Pakkauksen saa avata vain pimeässä huoneessa punavalossa, kannessa varoitetaan.

Kimmo Lehtinen tutkii vanhaa lasinegatiivin suojalaatikkoa.
Tiina Jutila / Yle

Levyt eivät olleet unohduksissa, mutta ne ovat saaneet pölyttyä tähän saakka ilman tutkimusta. Lehtinen nostaa lasilevyn varoen pahvisesta rasiasta ja silkkipaperisesta kuoresta.

Kimmo Lehtinen tutkii vanhaa lasinegatiivia.
Tiina Jutila / Yle

Neliön muotoisella levyllä on mittaa 16 kertaa 16 senttiä. Mittaruudukon sisällä on pieniä pisteitä, useimmat hädin tuskin neulanpäätä suurempia ja varsin himmeitä. Jokainen piste on huolellisesti kuvattu tähti Helsingin yötaivaalta.

Työn määrä ja hinta olivat liikaa

Tähtiluetteloa varten kuville riitti muutamien minuuttien valotus, joka tosin tehtiin osalle levyistä kolme kertaa niin, että teleskooppia liikutettiin välillä. Jokaisen tähden paikka laskettiin käsin.

Tarvitut 1008 levyä kuvattiin kolmessa vuodessa, kevääseen 1896 mennessä. Muutkin observatoriot saivat kuvauksensa valmiiksi, ja tulokset julkaistiin kahdeksana paksuna niteenä. Niissä on 280 000 tähteä.

Carte du Ciel, taivaan kartta, vaati paljon enemmän työtä kuin luettelo. Kuvien valotusaika oli tunnin tai puolitoista, tähtien määrä oli paljon suurempi, eikä niiden paikkoja voitu laskea käsin.

Kuvia otettiin 15 vuoden ajan, vuoteen 1911 asti, elokuusta toukokuulle, jolloin kevätyöt kävivät liian valoisiksi. Talvellakin kuvauksia häiritsivät milloin pilvet, milloin täysikuu.

Alkuperäisenä aikeena oli ollut julkaista kuvista kopioita, mutta hanke todettiin lopulta liian työlääksi ja kalliiksi. Menetelmätkin alkoivat loppuvaiheessa olla jo vanhentuneita. Kartta jäi julkaisematta, ja useimmissa observatoriossa, myös Helsingissä, kuvat ovat olleet siitä saakka hyödyntämättä.

Turvassa märän lakanan alla

Säilytysolosuhteet eivät ole olleet parhaat mahdolliset, Lehtinen tuumii levyä käännellessään. Vaikka levyt ovat yhä yllättävän hyvässä kunnossa, pian olisi silti saattanut olla liian myöhäistä tutkia niitä, hän arvelee.

Lasi kyllä kestää lämpötilan ja kosteuden vaihtelua, mutta emulsio, johon tähdet ovat piirtyneet, ei pidä etenkään nopeista vaihteluista.

Levyrasioiden siirtäminen toukokuisena hellepäivänä Kumpulasta Kirkkonummen Masalassa sijaitsevaan geodeettisen laitoksen laboratorioon vaati tutkijalta kekseliäisyyttä.

Pahviset säilytysrasiat olivat muovilaatikoissa, joiden kansien reunat Lehtinen teippasi tarkkaan kiinni. Päälle hän levitti märän lakanan, jotta etenkään parkkipaikan paahde ei olisi tehnyt levyille tuhojaan kesken siirron.

Mustavalkoinen kuva miehestä katsomassa tarkastuslaitteeseen ja naisesta laskemassa työpöydän ääressä.
Observaattori George Drejer tutkimassa valokuvalevyä ja Nanny Helin laskemassa tähtien paikkaa 1900-luvun alun menetelmillä. Laskentaa tekivät useimmiten naiset.Helsingin yliopisto
Kimmo Lehtinen tutkii vanhaa lasinegatiivia.
Kimmo Lehtisen laite vuonna 2018 on viritelty digikamera.Tiina Jutila / Yle

Lehtinen avaa uuden rasian ja silkkipaperikuoren ja pyyhkii varovasti pölyt seuraavan levyn lasipuolelta. Emulsioon ei sovi koskea, tai tähdet katoavat nolosti saman tien, hän tuumii.

Muutakin kuvattiin kuin tähtiä, hän kertoo ja esittelee kaksi kuvaa, joissa lentää komeetta. Joltakin levyltä voi löytyä myös asteroidi, hän ennustaa. Toisin kuin komeetta, asteroidi olisi vain piste, mutta sen tunnistaisi liikkeestä, pienestä viirusta.

Kimmo Lehtinen tutkii vanhaa lasinegatiivia.
Komeetasta ei voi erehtyä.Tiina Jutila / Yle

Asteroidi olisi mukava yllätys, mutta Lehtisen varsinainen tavoite on sama kuin Carte du Cielin tutkijoilla aikoinaan: selvittää tähtien paikat ja kirkkaus. He olivat hengenheimolaisia myös siksi, että Lehtinenkin on taustaltaan tähtitieteilijä.

Rahoitus tulee pääosin Euroopan avaruusjärjestöltä Esalta, jonka Gaia-hankkeeseen projekti liittyy. Idean projektiin ehdotti Gaia-luotaimen tieteellinen johtaja Timo Prusti, Lehtinen kertoo.

Gaian teleskooppi on tarkkailut tähtiä avaruudessa vuodesta 2013. Viime kuussa Esasta kerrottiin (siirryt toiseen palveluun) Gaian mitanneen tarkalleen lähes 1,7 miljardin tähden paikat vajaassa kahdessa vuodessa.

Avaruusteleskoopin kuvaa Linnunradasta. Erikseen merkittyinä Orion, Seulaset ja Perseus.
Gaian kuvaamaa.Esa / Gaia / DPAC

"Väärä paikka" olisi kiinnostavinta

Tieto Gaian saavutuksista olisi epäilemättä saanut 1800-luvun lopun tähtitieteilijät haukkomaan henkeään. Heidänkin havainnoillaan on kuitenkin merkitystä – etenkin niillä, jotka ovat nykykäsityksen mukaan väärässä paikassa.

Ellei jotakin tähteä löydykään lasilevyiltä paikasta, jossa sen olisi pitänyt sata vuotta sitten ominaisliikkeidensä perusteella olla, kyseessä voi olla pitkäjaksoinen kaksoistähti, selittää Kimmo Lehtinen.

Ominaisliikkeet muuttavat tähdistöjen muotoa – hyvin hitaasti, mutta kuitenkin. Silmin nähtäviksi erot ovat liian pieniä, mutta mittaamalla on osoitettavissa, että tähti onkin hivenen toisessa paikassa kuin aiemmassa kuvassa.

Kaksoistähdet pyörivät toistensa ympäri, ja koko järjestelmällä on suoraviivainen ominaisliike. Niin oivallisen tarkka kuin Gaia onkin, se ei pysty helposti erottamaan näitä kahta liikettä, sillä sen havainnointiaika on liian lyhyt.

Tähtien kiertoperiodi toistensa ympäri voi olla vaikka sadan vuoden mittainen. Juuri sellaisessa tapauksessa Carte du Cielen vanhat valokuvat nousevat erityiseen arvoon.

Erikoistutkija Kimmo Lehtisen haastattelun lisäksi tässä jutussa oli lähteenä Helsingin yliopiston verkkoartikkeli Tähtitieteen vaiheita Helsingin yliopistossa (siirryt toiseen palveluun). Lehtisen ja hänen kollegojensa Astronomy & Astrophysics -lehdessä julkaistava tutkimus avautuu pdf-muodossa tästä (siirryt toiseen palveluun).