2004. aasta jääb Eesti ajalukku eelkõige kui NATO-ga ja Euroopa Liiduga ühinemise aasta. Teadlaste igapäevastele tegemistele need sündmused ehk väga märgatavat mõju ei avaldanudki, sest Eesti on juba mitu aastat osalenud Euroopa Liidu teadusprogrammides võrdväärse partnerina, samuti oleme osa saanud teaduskoostööst NATO-ga. Siiski on omamoodi sümboolne, et kohe mai esimestel päevadel siirdus meie doktorant Taavi Tuvikene Brüsselisse, jätkama õpinguid professor Chris Sterkeni juures Brüsseli Vabas Ülikoolis. Mitmel Euroopa astronoomil oli aga hea võimalus külastada vahetult ühinemisjärgset Eestit: 7.-8. mail korraldasime Tartus ajakirja ''Astronomy and Astrophysics" direktorite nõukogu traditsioonilise aastakoosoleku. Koos kirjastajate ja toimetajatega ulatus koosolekust osavõtjate arv ligi 30-ni, paljud neist külastasid ka Observatooriumi Tõraveres.
40 aastat Observatooriumi Tõraveres oli üks 2004. aasta oluline tunnuslause. Kuigi astronoomia algus Tartus ulatub pea 200 aasta taha, oli uue observatooriumikompleksi avamine 14.-15. septembril 1964 siiski väga oluline sündmus kogu Eesti teaduse jaoks. 1. oktoobril 2004 toimus selle sündmuse meenutamiseks pidulik koosolek, kus rohkem kui 120 endisele ja praegusele töötajale ning kutsutud külalisele kõneles Tõraveres tehtud teadustööst akadeemik Jaan Einasto. Teadusdirektor Tõnu Viik meenutas aga seda, mis jääb Tõraverest üle, kui sealt teadus maha lahutada - ettekanne ''Tõravere Eesti kultuuriloos" äratas väga laialdast huvi ja vastukaja. Koosolekut kaunistas oma klaveripaladega astromuusik Urmas Sisask. Seda päikselist päeva jäävad meenutama ka Tõraveres töötanud kuulsate teadlaste auks istutatud kümme tamme.
Meenutada tasuks ka Naissaarelt pärit leiutajat ja teleskoobiehitajat Bernhard Voldemar Schmidti (1879-1935), kes on seni võib-olla liiga vähe tunnustust leidnud. Tema 125. sünniaastapäeva puhul korraldasime koostöös Eesti Teaduste Akadeemiaga 13. aprillil mälestusseminari Tallinnas, Akadeemia majas.
Observatooriumi igapäevase elu jaoks on oluline ka fakt, et tänu riiklikule investeeringule said 40. aastapäevaks korda teleskoopideni viivad ja peahoone esised teed. Uuendatud tee ääri kaunistavad lisaks eelmainitud tammedele veel Haridus- ja Teadusministeeriumi poolt kingitud mägimännid.
2004. aasta jääb meelde ühtaegu töise ja pidulikuna. Küllap annab ajaloo meenutamine jõudu vaadata mõõduka optimismiga nii 2005. kui järgmistesse aastatesse.
Laurits Leedjärv
Direktor
Lisaks rahastas Sihtasutus Eesti Teadusfond 12 granti:
Osaleti ka teistes projektides:
Nende teemade ja projektide raames tehtust leidub põhjalikum ülevaade peatükkides 3-5.
Observatooriumi struktuur ja töötajad
2004. aastal Observatooriumi struktuuris muudatusi ei toimunud. Töötajate arv kasvas veidi, rõõmustaval kombel just nooremate teadustöötajate arvel. 1. jaanuarist 2004 töötab taimkatte seire töörühmas osalise koormusega teadurina Anu Reinart, kes naases Eestisse pärast järeldoktori aastaid Uppsala Ülikoolis. Tema tõi kaasa ka EL Marie Curie grandi ning alates 1. detsembrist töötab täiskoormusega. 1. veebruarist 2004 on teoreetilise astrofüüsika töörühmas osakoormusega teaduriks Vladislav-Venjamin Pustõnski. Konkursil valitud teaduritena töötavad alates 1. maist Alar Puss ja Matti Mõttus. Viimane kaitses 15. oktoobril edukalt doktoriväitekirja. Tänu atmosfäärifüüsika teema juurde eraldatud järeldoktori rahale saime välja kuulutada konkursi ka sellele kohale ning alates 1. aprillist täidab seda Oleg Okulov. 1. maist ei ole enam põhikoosseisus teadur Peeter Traat. Alates 1. jaanuarist töötab atmosfääri seire töörühmas täiskoormusega insener Ilmar Ansko, 16. augustist on tähefüüsika töörühmas osakoormusega tehnikuks Tiina Liimets.
6. aprillil 2004 lõppes L. Leedjärve viieaastane tööperiood direktorina. Ta kandideeris jaanuaris väljakuulutatud avalikul konkursil ka teiseks ametiajaks ja 2. märtsil valis Observatooriumi teadusnõukogu ta direktoriks veel viieks aastaks.
25. septembril 2004 viis raske haigus meie hulgast kauaaegse kolleegi, atmosfääri seire töörühma inseneri Rutt Koppeli (65). Töötades tagasihoidlikel laborandi ja inseneri ametikohtadel, aitas ta kaasa kümnete teadustööde valmimisele nii atmosfääriosooni, Päikese ultraviolettkiirguse kui ka atmosfääri kosmosest uurimise alal.
Kõigi muutuste tulemusena oli 1. jaanuaril 2005 Observatooriumi põhikoosseisus 58 töötajat, neist 34 vanemteaduri või teaduri ametikohal. Kui lisada üks teadustööga hõivatud insener, järeldoktor, teadusdirektor ja direktor, saame teadustöötajate arvuks 38.
Tunnustused
Tartu linn valis Eesti Vabariigi 86. aastapäeva eel oma aukodanikuks akadeemik Jaan Einasto, kes tegelikult oli üks esimesi Tõravere asukaid, kolides siia juba 1961. aastal.
Eesti Rahvuskultuuri Fondi Heino Eelsalu allfondi stipendium anti Ken Kallingule Kaitseväe Ühendatud Õppeasutustest.
Tõraveres uue observatooriumi avamise 40. aastapäeva jäävad meenutama tänukirjad Haridus- ja Teaduministeeriumilt ning Eesti Teaduste Akadeemialt.
Aparatuur ja seadmed
Koostöös Alus- ja Rakendusökoloogia Tippkeskusega (Tartu Ülikool) muretses taimkatte seire töörühm firma Analytical Spectral Devices, Inc. täppis-spektromeetri FSP 350-1050P, mis töötab lainepikkuste vahemikus 350-1050 nm, lahutusvõime 1.4 nm. Spektromeeter on varustatud valgusjuhiga ja mitme objektiiviga, mis lubab instrumenti kasutada nii üksikute lehtede optiliste omaduste kui kogu taimkatte kiirguslevi uurimiseks.
M. Pehki valmistatud välispektromeetri katseeksemplar töötamiseks spektraalpiirkonnas 800-1700 nm tegi läbi katsetused välitingimustes.
Muretseti firma Delta Ohm UV-A ja UV-B ultraviolettkiirguse mõõtur DD 9721. Seati üles ja ühendati arvutivõrguga Päikese ultraviolettkiirguse spektromeeter AvaSpec-256.
Meie kobararvutit täiendati viie uue Pentium IV tüüpi 2.8 GHz arvutiga.
Astronoomilised vaatlused jätkusid tavapärasel viisil. 1.5 m teleskoobiga tehti spektraalvaatlusi 47 ööl ning 0.6 m teleskoobiga fotomeetrilisi vaatlusi 15 ööl.
Eelarve
Kulud jagunesid ligikaudu järgnevalt:
Lisaks laekus 1056 kEEK Euroopa Liidu jm lepingutest, kuid osa sellest summast on mõeldud kasutamiseks 2005. aastal. 2004. a lõpul oli Observatooriumi teadlaste keskmine töötasu 9826 EEK.
Teadusnõukogu töö
Teadusnõukogu pidas 11 koosolekut, kuulati järgmisi teaduslikke ettekandeid:
Muid teadusnõukogu tegemisi:
Suhted avalikkusega
Tartu Ülikooli Täppisteaduste Kooli korraldatud füüsikaõpetajate suvepäevadest osavõtjad veetsid ühe päeva Tõraveres, kus neile tutvustati astronoomia ja atmosfäärifüüsika viimaseid uudiseid.
E. Tago oli lektoriks planetaariumietendustel Tartu Tähetornis ja AHHAA teaduskeskuse näitusel. Ta jätkas ka sel aastal astronoomia populariseerimist Tartu Tähetornis astronoomiaringis, juhtides ekskursioone ja avalikke tähistaeva vaatlusi ning organiseeris astronoomiahuviliste 9. Üle-Eesti kokkutulekut 11.-16. augustil Krabil, Võrumaal.
Nagu tavaliselt, esinesid meie teadlased mitmete avalike loengutega, andsid intervjuusid raadios ja televisioonis ning vastasid paljudele telefoniküsimustele.
Jätkati Tähetorni Kalendri väljaandmist, see ilmus juba 81. korda.
Pilk tulevikku
''Ennustamine on alati raske töö, eriti kui see puudutab tulevikku". Nii olevat öelnud kuulus füüsik Niels Bohr, keda on sobiv meenutada aastal 2005, mis on kuulutatud Maailma Füüsika Aastaks - tähistamaks Albert Einsteini kolme teedrajava artikli ilmumist 1905. aastal. Neid suurmehi tasub meenutada - mitte et me ootaksime lähiajal uute einsteinide ja bohride väljailmumist meie Observatooriumist, vaid sellepärast, et siin tuleb ilmekalt välja teaduse ja ühiskonna arengu üldine loogika. Vaevalt, et 100 aastat tagasi oskas keegi näha praktilisi rakendusi Einsteini fotoefekti teooriale või veidi hiljem hinnata elektroni seisundite kvantiseerimist Bohri poolt. Neid nähtusi tundmata puuduksid meil aga paljud täna igapäevased asjad, kaasa arvatud arvuti, millel käesolev tekst on ette valmistatud.
Ka Tartu Observatooriumi põhitegevuseks on alusuuringud, millest otsest praktilist kasu on raske näha. Tõsi küll, Eesti ametkondade ja organisatsioonide huvi meie uurimiste, eriti atmosfäärifüüsika osakonnas tehtava vastu näitab rõõmustavat tõusutendentsi. Siiski on ja jääb meie põhimissiooniks anda oma panus inimkonna teadmiste üldisesse ''andmebaasi". Meie ülesandeks on teadvustada seda missiooni Eesti ühiskonnale, näidata, et selline tegevus on võimalik ja vajalik ka väikeses riigis. Füüsika Aasta 2005 peaks andma selleks hea võimaluse ning ühtlasi olema ''peaprooviks" aastale 2009, mis eeldatavasti kuulutatakse Astronoomia Aastaks - tähistamaks 400 aasta möödumist esimese teleskoobi kasutuselevõtmisest Galileo Galilei poolt.
Lähemas perspektiivis annab uut lootust Observatooriumi edasikestmiseks ja arengu võimalikkuseks 2005. aastast sisse viidud uus teaduse rahastamise viis - baasfinantseerimine. Aastaraamatu kirjutamise ajaks pole selle jaotus teadusasutuste vahel veel teada, kuid loodetavasti saab Tartu Observatoorium sealt oma osa, et selle abil eelkõige olla atraktiivne noortele teadusse pürgijatele ja suurendada oma rahvusvahelist ''nähtavust".
Tänuavaldused
Meie teadlased on saanud rahalist või muud toetust paljudelt asutustelt üle maailma. Oleme tänulikud kõigile toetajatele.
Struktuuride areng Universumis kaugest minevikust tänapäevani
J. Einasto, M. Einasto, E. Tago ja E. Saar koos P. Heinämäki ja J. Jaanistega jätkasid sügavate galaktikavalimite uurimist. E. Tago koostas 2-kraadi välja (2dF) ja Sloan Digital Sky Survey Data Release 1 andmete (kumbki ligi 250 000 galaktikat) põhjal galaktikagruppide ja -parvede kataloogid ning uuris koos J. Einastoga parvede ja gruppide omadusi sõltuvuses kaugusest vaatlejani. Selgus, et klassikaline gruppide moodustamise algoritm muutuva naabrusraadiusega liikmeid otsides moonutab gruppide omadusi, paremaid tulemusi annab konstantse naabrusraadiusega meetod. E. Tago täiendas lihtsat Friend-of-Friend (FoF) gruppide leidmise meetodit nn puhastamise protseduuriga, kus statsionaarsust mitterahuldavatest gruppidest visati kaugemad galaktikad välja, itereerides protsessi kuni stabiilsete gruppide tekkeni.
E. Saar ja J. Einasto uurisid 2dF gruppide heledusfunktsiooni ja näitasid,
et peagalaktikate heledusfunktsioon on astmeseaduse kujuline - erinevate
asümptootikatega suurte ja väikeste heleduste piirkonnas; see kuju
erineb traditsioonilisest Schechteri lähendusest. Nad lähtusid halo
mudelist, kus vaadeldud heleduste jaotus on statistiline segu halode
peagalaktikate heledusjaotusest ja galaktikate heleduste jaotusest halodes.
Vaatlushalodena kasutasid nad E. Tago uut 2dF GRS galaktikagruppide kataloogi.
Kui esimene jaotusfunktsioon on enam-vähem universaalne ja ei sõltu
halo rikkusest, on halosisene heledusfunktsioon rikkustundlik. Ükski
leitud heledusfunktsioon ei ole standardse Schechteri (gammajaotuse) kujuga.
Selgus, et gammajaotuse sobitamisel vaatlusheledustega saadakse küll kitsad
usalduspiirkonnad funktsiooni parameetritele, kuid
test ütleb, et Schechteri funktsioon on väga halb (jääkdispersioon
vabadusastme kohta umbes 100 normaalse 1 asemel). Oma töös
kasutasid nad eri asümptootikatega astmefunktsioone, mis kirjeldavad
heledusjaotusi palju paremini. See töö jätkub; ta on osa 2dF
gruppide heleduste uurimise projektist.
Teine töö, kus E. Saar kasutas 2dF GRS põhjal saadud katalooge, on selle
valimi tihedusvälja morfoloogiline analüüs. Eelmisel aastal
töötas E. Saar koos V.J. Martínez'i, J.-L. Starck'i ja D.L. Donohoga
välja punktprotsesside realisatsioonide ruumtiheduse hindamise
adaptiivse meetodi, mis põhineb minilainete analüüsil. Sel aastal
arendasid nad seda edasi, testisid mitmesuguse morfoloogiaga Voronoi
jaotustel ja
-keha mudelitel ning rakendasid 2dF GRS kataloogile. Morfoloogilise
analüüsi jaoks vajalikud ruumalapiiranguga kataloogid saadi 2dF
uurimisgrupilt. Leiti, et vaatlusvalim omab juhusliku Gaussi välja
morfoloogiat vaid väga suurte silumisskaalade puhul ja reaalne
morfoloogia on äärmiselt mittegaussiline. Hinnati gaussilisuse
hüpoteesi usalduspiirkondi ja uuriti võimalikku kosmilist müra
-keha mudelite abil.
Projekt jätkub, esimene artikkel on avaldamiseks vastu võetud,
kaks järgmist vormistamisel.
Sama temaatikaga on seotud töö kosmoloogiliste väljade multilahutusvõimega analüüsi kohta. See lähtub teisest tiheduse kontseptsioonist, esitades tihedusvälja eriskaalaliste väljade summana. See kontseptsioon on loomulik kosmoloogiliste väljade arengu analüüsil, lubades uurida, kui palju alginfost on säilinud praeguses mittelineaarses väljas, skaalakaupa. Kasutati minilainete teooriast tuntud à trous (augulist) analüüsi. Näiteid sellisest analüüsist tõi E. Saar ettekandes JENAM'il, mitmeskaalalist morfoloogilist analüüsi kirjeldatakse 2dF valimi kohta vormistatavas artiklis. Analoogilist suunda jätkab E. Saar, uurides SDSS kataloogi à trous skaalalahutust võrrelduna standardse Fourier' esitusega (koos J. Einastoga). Minilainete eelis võrreldes Fourier meetodiga on see, et nad on lokaalsed, lubades paremini lahutada eri mastaapide dünaamikat.
Eelmisel aastal alustatud projekt suuremastaabilise filamentaarse struktuuri
kirjeldamiseks (koos R. Stoica, J. Mateu ja V. Martínez'iga) jõudis
sel aastal esimese publikatsioonini (UJI, Universidad de Jaime I, Castellon,
tehniline aruanne). Alustati tööd kolmedimensionaalsete filamentide
kirjeldamisel, mis on oluliselt keerulisem. Esialgu kasutatakse
testmaterjalina
-keha mudeleid ja plaanitakse järgmise sammuna rakendada
mudelitel väljahäälestatud metoodikat vaatluskataloogidele.
Galaktikate korral on hästi teada nn morfoloogia-tiheduse seos: varast tüüpi ja heledamad galaktikad asuvad suurema lokaalse tihedusega piirkondades. Viimastel aastatel on tänu uutele vaatlusandmetele galaktikate süvavalimitest (sealhulgas SDSS ja 2dF ülevaated) galaktikate omaduste uurimine erinevas ümbruses väga aktuaalne. Galaktikasüsteemide omaduste uurimine on aga alles algusjärgus.
M. Einasto, J. Einasto, E. Tago ja E. Saare varasemad tööd Las Campanase galaktikate punanihete ülevaate ja SDSS EDR põhjal leitud galaktikagruppide ja -parvede uurimisel näitasid, et suurema tihedusega ümbruses on galaktikagrupid ise ka rikkamad, suurema massiga, heledusega ja suurema kiiruste dispersiooniga. Nüüd jätkasid nad neid töid uusi vaatlusandmeid kasutades.
M. Einasto näitas, et suure lokaalse tihedusega ümbruses asuvad Abelli parved on rikkamad kui hõredas piirkonnas asuvad parved.
M. Einasto alustas nende superparvede omaduste uurimist, mida läbib 2dF ülevaade, kasutades nii E. Tago poolt koostatud galaktikagruppide kataloogi kui 2PIGG gruppide kataloogi. Superparvede populatsioonide leidmisel on kavas kasutada nii Abelli parvede põhjal koostatud superparvede kataloogi kui galaktikate järgi leitud tihedusvälja andmeid. Selle analüüsi esialgsed tulemused näitavad, et suurema tihedusega ümbruses on ka galaktikagrupid ise rikkamad ja suurema heledusega.
M. Einasto alustas GOODS süvavalimi galaktikate jaotuse uurimist.
Galaktikagrupid
J. Vennik jätkas lähedaste galaktikagruppide fotomeetrilisi uuringuid
leidmaks neis uusi madala pindheledusega kääbusliikmeid ja otsimaks
grupiliikmete vastasmõjude tunnuseid nende morfoloogias ja struktuursetes
karakteristikutes. Levinud arusaamade kohaselt sobivad galaktikagrupid
hästi galaktikate vastasmõjude uurimiseks, kuna väiksemate
suhteliste kiiruste tõttu on grupiliikmete vastasmõju kestus pikem ja
vastasmõjust tingitud efektid eeldatavalt tugevamad, võrreldes
näiteks rikastes parvedes toimuvaga. Käesoleval aastal uuriti kolme
gruppi peagalaktikatega vastavalt IC 65, NGC 2655 ja NGC 6962. IC 65 grupis on
60'
60' alas
selekteeritud 105 galaktikat, mida klassifitseeriti pindheleduse,
värvuse ja morfoloogia kriteeriumite järgi. Leiti 4 uut kääbusgalaktikat,
millest kahe osas kinnitavad raadiovaatlused nende gruppikuuluvust.
Määrati grupi dünaamilised parameetrid (mass-heleduse suhe
35 ja segunemisaeg
1.2 miljardit aastat), mis näitavad, et tegu on ilmselt
virialiseerunud grupiga, milles tumedat ainet on ca 10 korda rohkem kui
nähtavat ainet. Grupi ketasgalaktikate tähelise ja gaasilise komponendi
välistes isofootides leitud häiritused ja aktiivne täheteke peagalaktika
kahes kääbuskaaslases võivad olla tingitud grupiliikmete
vastasmõjudest. Samas viitab kuuma gaasi ja elliptiliste galaktikate
puudumine grupi suhtelisele noorusele. Saadud tulemused on esitatud rahvusvahelisel
konverentsil Kreetal ja vormistatud artiklina avaldamiseks.
Kaksikgalaktikad
M. Jõeveer ja TÜ doktorant A. Lõhmus uurisid põhjataeva isoleeritud kaksikgalaktikate
(Karachentsev, 1987) liikmesgalaktikate integraalseid omadusi võrrelduna
üksikgalaktikate omadustega. Andmete uuel töötlusel kasutati Interneti
andmebaasist CfA punanihete kataloog leitud uusi täpsemaid radiaalkiirusi.
Paarid mass-heleduse suhetega
Päikese ühikutes (
=75 km/s/Mpc) loeti füüsilisteks paarideks.
väärtustega paarid loeti optilisteks
paarideks, nende komponentgalaktikatest moodustati üksikgalaktikate valim.
Leiti, et füüsiliste paaride liikmesgalaktikate keskmised absoluutsed heledused
on praktiliselt võrdsed optilistesse paaridesse kuuluvate galaktikate
(üksikgalaktikate) heledustega. See võrdsus kehtib nii eri morfoloogilist tüüpi
(E+E, E+S, S+S) paaride kui ka kogu valimi puhul.
Varasemates uurimustes on Karachentsev (1987, 1990) leidnud, et
füüsilistesse paaridesse kuuluvate galaktikate absoluutsed heledused on
olulisemalt suuremad (1.7 korda) üksikgalaktikate omadest. Tulemuste erinevuse
põhiliseks põhjuseks on kasutatud üksikgalaktikate valimite erinevus. Karachentsev
kasutas spetsiaalset üksikgalaktikate valimit (1051 galaktikat), milles
radiaalkiirused ja sealtkaudu absoluutheledused olid mõõdetud ainult
300-l valdavalt lähedasel galaktikal, mistõttu saadud keskmine
absoluutheledus iseloomustas kogu valimit valesti.
Üksikgalaktikad
P. Tenjes ja TÜ doktorant A. Tamm jätkasid kaugete galaktikate
nähtava ja tumeda aine jaotuse uurimist. Uuritavate galaktikate valimit
on laiendatud ning galaktikatele on koostatud detailsed ruumjaotuse mudelid.
Paremaks võrdluseks teiste töödega on lisaks koostatud veel
lihtsad, eksponentsiaalsel ketta pindtiheduse jaotusel baseeruvad mudelid.
Peaaegu kõikidel uuritud galaktikatel leiti ketta heledusjaotus kahanevat
välisosades kiiremini kui lihtne eksponentsiaalne sõltuvus, mis
viitab ketaste võimalikule äralõikele ning eksponentsiaalse
mudeli piiratusele. Täpsemate, tiheduse ruumjaotusel baseeruvate mudelite
alusel leiti, et punanihetel
0.9 on galaktikate nähtava aine keskmine
2.3.
Võrreldes seda tulemust lokaalsete galaktikate valimile saadud
mass-heleduse suhtega, on näha vaid nõrk evolutsioon. Nõrka
evolutsiooni on võimalik seletada galaktikate keemilise evolutsiooni
mudelite baasil. Mudelitest tulenev tumeda aine keskmine tsentraalne tihedus
punanihkel
0.9 isotermilise mudeli raames on
. Võrdlus
lokaalsete galaktikate valimi jaoks saadud tulemusega viitab taas
vaid nõrgale evolutsioonile.
|
|
|
|
Modelleeritud galaktikate kinemaatikat võrreldi ka erinevate tumeda aine tihedusjaotuse mudelitega (isotermiline jaotus, Burkerti mudel, Moore'i mudel, Navarro-Frenk-White'i mudel). Olemasolevad andmed võimaldavad praktiliselt välistada Moore'i mudeli; NFW mudelit välistada ei saa, ehkki selle kooskõla vaatlustega on galaktikate tsentraalosades selgelt halvem kahest esimesest mudelist. Andmed ei võimalda eelistada isotermilist mudelit Burkerti mudelile ja vastupidi.
Meie Galaktika ehitus
Kui varasematel aastatel toimus Galaktika neutraalse gaasi uurimine põhiliselt Leiden-Dwingeloo põhjataeva neutraalse vesiniku ülevaate andmete alusel, siis nüüd on valmimisjärku jõudnud ka selle ülevaate laiendus lõunataevale, milleks vajalikud vaatlused on teostatud Argentiina Raadioastronoomia Instituudis (Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR)). Saadud vaatlusandmete esmane töötlus toimus Bonni Ülikooli raadioastronoomia instituudis ning tänu eelmise sajandi lõpukümnendil väljakujunenud koostöösidemetele on selles töötluses osalenud U. Haud. Tema töö põhisisuks on olnud Bonnis töödeldud IAR vesinikuprofiilide lahutamine Gaussi komponentideks ning saadud komponentide statistiline analüüs kontrollimaks erinevate töötlusvariantide kvaliteeti ja kooskõla põhjataeva andmetega. Tänu sellisele kontrollile on leitud puudusi esialgselt Bonnis rakendatud profiilide baasjoonte määramise ning profiilide interpolatsiooni algoritmides. Saadud informatsiooni alusel on Bonnis baasjoone määramise algoritmi täiendatud perioodiliste häirituste kõrvaldamise eeskirjadega ja asendatud profiilide interpoleerimise eeskiri.
U. Haud jätkas tööd Leiden-Dwingeloo põhjataeva neutraalse vesiniku ülevaate tulemuste analüüsimisel. On uuritud ülevaate Gaussi dekompositsioonil saadud komponentide laiuste jaotust ning selle jaotuse sõltuvust komponentide kiirustest. Saadud andmed täiendavad selles vallas varem G. L. Verschuuri (1989, 1994, 1999, 2004) poolt saadud tulemusi. U. Haua enam kui 100 korda mahukamal andmebaasil baseeruv töö võimaldas näidata Verschuuri poolt märgatud jaotuse iseärasuste sõltuvust gaasi liikumiskiirusest. Selgus, et tõenäoliselt väljendab eri laiusega joonte gruppide olemasolu erineva dünaamikaga gaasi allsüsteemide olemasolu meie Galaktikas. Eriti hästi õnnestub seejuures joone laiuste alusel välja eraldada nn kiired vesinikupilved (HVC), mis seni on olnud äratuntavad vaid nende anomaalsetest kiirustest lähtuvalt, ning uurida seda gaasipopulatsiooni ka kiirustel, mis kattuvad Galaktika ketta gaasi kiirustega.
|
Tumeaine dünaamika ja numbrilised
-keha mudelid
-keha temaatika jätkus valguskoonusmudelite analüüsiga.
Esimesed mudelid arvutasid I. Suhhonenko ja P. Heinämäki Tuorlas
ja leidsid ka tumeaine halod. E. Saar tegeles halode lõhkumisega
üksikgalaktikate halodeks, liiga kiirete massipunktide
eemaldamisega ja eri valguskoonuse andmemassiivide ühendamisega
üheks halokataloogiks. Esimene artikkel valguskoonusest on
lõpetamisel, uued numbrilised arvutused on käimas. Peale
mudelite loomuliku rakenduse, võrdlemise süvavalimitega on
töös satelliidi Planck'i Sunyaev-Zeldovichi efekti (SZ) signaali
modelleerimine. Samuti on tekkinud vastastikune huvitatus Hispaania ALHAMBRA
projektiga, kus vaadeldakse väga sügavaid valguskoonuseid, ja kuhu
on hädasti vaja mudelandmeid oma töötlusprogrammide
häälestamiseks.
I. Suhhonenko töötas 10 kuud Tuorla Observatooriumis CIMO stipendiaadina,
saabudes tagasi 2004. a augustis. Tema töö põhisuunaks oli
-keha mudelite arendamine (eriti valguskoonuse mudelite) ja nende
rakendamine tumeaine halode omaduste uurimiseks. See töö on eriti
tähtis praegu, enne Planck'i missiooni. Valguskoonuse mudelite tulemusi
saab otse võrrelda sügavate punanihete vaatlustega (DEEP2, GOODS)
ja kasutada kaugete galaktikaparvede SZ signaalina, mida vaatleb varsti
Planck'i satelliit.
Selliste mahukate numbriliste mudelite puhul on väga oluline hilisem andmetöötlus. Üks keerulisi probleeme on tumeaine halode leidmine valguskoonuse mudeli tulemustest. I. Suhhonenko kirjutas FoF-meetodil põhineva programmipaketi, mis võimaldab leida halod punanihkest sõltuva valikukriteeriumi puhul. Tulemuseks on valguskoonusele sobiv parvede leidmise algoritm ja oluline ajavõit mudelandmete töötlemisel.
Arvutused tehti kasutades MLAPM koodi (A. Knebe mitmetasemeline adaptiivne võremeetod)
koos E. Saare kirjutatud valguskoonuse lisadega. Arvutatud valguskoonuse sügavus on
võrreldav Hubble'i ülisügava välja sügavusega (mudel
ulatub punanihkeni z
6 ja koonuse mõõtmed taevas 120'
30').
Praegu tegeleb Tartu-Tuorla kosmoloogiagrupp valguskoonuse mudelite tulemuste
detailse analüüsiga (tumeaine halode lapikuste, kiiruste ja masside
muutumine ajas). Selle analüüsi tulemusi saab otseselt võrrelda olemasolevate
ja tulevaste vaatlusandmetega ja seeläbi paremini mõista galaktikaparvede arengut.
E. Saare juhendamisel töötavad kaks magistranti, I. Pärn ja
L.J. Liivamägi. I. Pärna temaatikaks on vaadeldavate galaktikaparvede
kuju (parvesõrmede) uurimine kiiruste ruumis. Selleks leidis ta mitmest
eri lahutusega
-keha mudelist parved ja arvutas nende kiiruste jaotused. Parvi on
mõnisada. Praegu tegeleb ta saadud jaotuste analüütilise esitamisega
ja uurib jaotuste sõltuvust parve massist. Kui see töö on lõpetatud,
tekib võimalus hinnata parvede dünaamilist seisu ja saada
alternatiivne meetod parve massi hindamiseks.
L.J. Liivamägi arendas edukalt minilainete meetodit galaktikavalimitest gruppide ja parvede leidmiseks. Ta tõi sisse poolradiaalse ruumvõre, mis on väga sobilik parvede leidmiseks, rakendas à trous meetodit eelneva pidevate minilainete meetodi asemel (see muudab algoritmi oluliselt kiiremaks), uuris parvede seoseid eri skaaladel ja algoritmi paralleliseerimise võimalusi. Mõlemad tööd on lõppstaadiumis.
Tumedate halode omaduste uurimine
Vaatluste põhjal leitud galaktikasüsteemide omaduste sõltuvust
ümbrusest pole
-keha mudelitest leitud halode põhjal peaaegu uuritud. M. Einasto
koos I. Suhhonenko, P. Heinämäki, J. Einasto ja E. Saarega uurisid
halode omadusi, kasutades LCDM mudelit. Arvutused tehti MLAPM koodi abil,
kasutades adaptiivset võrku suurema tihedusega piirkondades. Arvutused
tehti 200 Mpc kuubis, tumeda aine halode leidmiseks kasutati klasteranalüüsi
naabrusraadiusel 0.23 keskmisest halodevahelisest kaugusest. Halode
ümbruse uurimisel kasutati lokaalse tiheduse määramiseks halo
viienda naabri kaugust ja tihedusvälja.
|
Selle töö tulemused näitavad, et suurema tihedusega piirkondades on halod massiivsemad, suuremad ja suurema kiiruste dispersiooniga, võrreldes halodega väiksema tihedusega piirkondades. Samuti on tihedamates piirkondades halod sfäärilisema kujuga ja suurema kiirusega. Lisaks uuriti ka väiksema massiga halosid kõige massiivsemate halode naabruses. Tulemused näitavad, et massiivsete halode naabruses on ka teised halod massiivsemad ja suuremad. Mida massiivsem on tsentraalne halo, seda suurema kiirusega liiguvad tema ümber väiksema massiga halod. See näitab, et keskkonna tihedus mõjutab oluliselt galaktikate süsteemide omadusi. Tihedamates piirkondades tekivad süsteemid varem ja arenevad kiiremini kui hõredates piirkondades. Antud töös leitud numbrilised tulemused on kooskõlas ka vaadeldud galaktikate gruppide ja parvede omadustega.
J. Einasto analüüsis numbrilistest mudelitest leitud tihedusvälja evolutsiooni eesmärgiga seletada galaktikate ja galaktikasüsteemide heleduste ja masside sõltuvus ümbruskonna tihedusest. Selgus, et erinevuste põhjus peitub erineva lainepikkusega tihedushäirituste koosmõjus: ulatuslikud tihedad alad tekivad piirkonnas, kus suurte ja keskmiste lainete maksimumid satuvad samasse faasi. Nendes piirkondades keskmine tihedus kasvab arengu käigus pidevalt, mis loob soodsad tingimused nii ürgaine juurdevooluks kui ka galaktikate ühinemiseks. Ulatuslikud hõredad alad (tühikud) tekivad piirkonnas, kus suure lainepikkusega tihedushäirituste miinimumid satuvad samasse faasi: nendes piirkondades väheneb tihedus aja jooksul pidevalt, mistõttu lakkab ürgaine juurdevool galaktikatesse ja galaktikad ise eemalduvad üksteisest, mis teeb võimatuks või raskeks nende liitumise.
M. Einasto genereeris selle töö jaoks ka tumeda aine halode ruumjaotust ja liikumist illustreerivad arvutianimatsioonid, mis on välja pandud kosmoloogia grupi võrgulehel ( http://www.aai.ee/~maret/EEH.html). Samal võrgulehel on astronoomilisele üldsusele tehtud kättesaadavaks ka tumeda aine halode kataloog.
M. Einasto genereeris valguskoonuse mudelite andmete põhjal mitmeid läbilende, mis näitasid halode mitmeid omadusi erinevatel punanihetel (halode massi, kuju, kiirusi jt omadusi).
Galaktikaparvede kiirused
M. Gramann ja I. Suhhonenko uurisid edasi galaktikate parvede pekuliaarseid
kiirusi. Parvede pekuliaarsed kiirused on seotud tumeda aine tiheduse
häiritustega. Kasutati numbrilisi simulatsioone, kus domineerib
külm tume aine. Algne tiheduse ja kiiruse väli modelleeriti Gaussi
jaotusega. Parvede identifitseerimisel kasutati kahte meetodit: standardset
FoF meetodit, kus süsteemid leitakse osakeste kaudu ja DMAX meetodit,
kus kasutatakse tiheduse välja. Tiheduse välja saab leida erineva
silumismastaabi juures ja antud töös vaadati tulemuste sõltuvust
etteantud silumismastaabist. Täpsemalt uuriti süsteemide keskmisi
kiirusi ja kiiruste jaotusfunktsioone erinevatel punanihetel alates punanihkest
=10. Numbrilised tulemused näitavad, et DMAX meetodi korral on
parvede keskmine kiirus praktiliselt sõltumatu parvede massist, ainult
väikese massi juures on kiirus veidi (ligikaudu 5 protsenti) väiksem
kui keskmiste masside juures. FoF parvede kiirus väheneb, kui parve mass
kasvab. See on tingitud sellest, et massiivsed parved on selle meetodi korral
ka suuremad. Tulemusi võrreldi ka lineaarse teooria ennustustega.
Galaktikaparvede lineaarseid kiirusi saab ekstrapoleerida mittelineaarsesse
staadiumi kahel viisil: ühel juhul on aluseks parvede mõõde ja
teisel juhul parvede mass. Antud töös analüüsiti mõlemat
võimalust. Antud uurimus oli esialgsel kujul esitatud ajakirjale MNRAS
2003. aastal. Praeguseks on seda tööd oluliselt täiendatud ja
arendatud (erinevad punanihked, erinevad silumisraadiused, erinev lineaarne
baas). Selleks, et uurida täpsemalt galaktikasüsteemide evolutsiooni,
on tarvis modelleerida
-keha simulatsioonides galaktikaid.
Selleks on kaks võimalust: kas modelleerida täpselt kõiki
hüdrodünaamilisi protsesse (gaasi dünaamika, tähtede
tekkimine) ja individuaalsete galaktikate tekkimist või modelleerida
galaktikate tekkimist statistiliselt. M. Gramann uuris täpsemalt viimast
võimalust. Üks võimalus galaktikate statistiliseks kirjeldamiseks
on nn halo mudel, kus eeldatakse, et galaktikad asuvad ainult kindlat
tüüpi süsteemides ja nende statistilised omadused on
määratud ainult süsteemide massiga. Paraku on seni
-keha mudelites
kasutatud väga erinevaid meetodeid halode leidmisel ja ei ole veel selge,
milline süsteemi definitsioon on galaktikate modelleerimisel kõige
sobivam. Samuti vajab edasiuurimist galaktikate ja tumeda aine jaotuse
täpne vahekord galaktikasüsteemides. Selle probleemi lahendamisel
saab kasutada olemasolevaid vaatlusandmeid galaktikasüsteemide kohta ja
samuti ka olemasolevaid hüdrodünaamilisi
-keha simulatsioone. Antud uurimissuunda on plaanis jätkata.
Galaktikate modelleerimine
Hubble'i Kosmoseteleskoop oma Maa-kesksel orbiidil ja suured maapealsed teleskoobid jätkavad vaatlusliku informatsiooni produtseerimist kaugete, noorte ja koguni tekkivate galaktikate kohta ning sügavaid kõrge lahutusega vaatlusi galaktikate kohta lähedases Universumis. See informatsioon seostatuna teoreetilise teabega tähtede evolutsiooniteooriast võimaldab käsitleda kosmoloogilist küsimust, kuidas muutub galaktikate välimus, nende aine koostis ja nendest lähtuv kiirgus ajas, s.t. galaktikate evolutsiooni problemaatikat.
Meie observatooriumis jätkas tööd galaktikate evolutsiooni valdkonnas P. Traat,
viimistledes mõningaid arvutuslikke külgi ning lähte-eeskirju oma programmipaketis.
Ta uuris ka mõningaid suurte punanihetega kaugeid galaktikaid, mille jaoks oli
kirjandusest kättesaadav pikemat lainepikkuste piirkonda kattev vaatluslik
fotomeetriline või spektraalandmestik, ning võrdles neid mudelitega tuletamaks
nende vanuseid ning tähetekkekiirusi. Ta arvutas ka homogeensete üheaegse tekkega,
kuid täheaine erineva keemilise koostise ning erineva algmassifunktsiooniga
tähepopulatsioonide ajas summeeritud spektrid. Selle töö eesmärkideks oli
uurida ning kalibreerida summaarse kiirguse suurust erinevates lainepikkuste
piirkondades keemilise koostise funktsioonina ning tuletada numbrilised tulemused
kiirgusenergia hulga kohta, mis genereeritakse antud
tähepopulatsiooni poolt peamiste tuumasünteesi produktide massiühiku kohta.
Nendel suurustel on kosmoloogiline tähendus, sest nad kalibreerivad globaalse seose
kosmilise tuumasünteesi ja kiirguse vahel. Tulemused näitavad, et koostisest
tingitud muudatused kiirguse koguhulgas võivad olla märkimisväärselt suured,
ulatudes kuni kümne korrani kauges ultravioletis ning
2 korrani infrapunases
piirkonnas. Antud töö tulemused on esitatud lõpetamisel olevas eraldi artiklis.
P. Traat alustas ka tööd omaaegsete, tema poolt leitud galaktikate
interstellaarse aine keemilist muutumist iseloomustavate suuruste
ja
kohta 1995. aastal avaldatud tulemuste uueks läbivaatamiseks lähtuvalt
vahepeal täienenud vaatluslikust ning teoreetilisest andmestikust.
Nimelt avaldasid Izotov ja Thuan (2004) hiljuti artikli, milles on muuseas
toodud ka
vaatluslik määrang 76 sinises kompaktses galaktikas
paikneva kokku 82 H II piirkonna andmestiku põhjal, mis on varasemates
määrangutes kasutatust tunduvalt laiem ning usaldusväärsem andmebaas,
lisaks on olnud ka teatud arenguid ning täiendusi tähtede tuumasünteesi
andmestikus. See uus väärtus
=2.8 praktiliselt likvideeris varasemates vaatluslikes
määrangutes olnud lahknevuse Galaktika+Magalh~aesi
Pilvede H II piirkondade põhjal saadu
(
=2.45) ja metallivaestest kääbusgalaktikatest
tuletatu
(
=3-6, eelisväärtusega 4 ja 5 vahemikus) vahel.
Esialgne lähem järelevaatus näitas, et need uued andmed
ei muuda oluliselt, vaid vastupidi, toetavad tugevalt P. Traadi järeldusi
tema 1995. a artiklis, kus ta leidis teoreetiliste arvutuste põhjal, et
mõlema, nii metallirikka kui metallivaese tähepopulatsiooni jaoks
eksisteerib ühene, kokkulangev teoreetiline seose kalde väärtus
=2.5. Kuid seda ainult juhul, kui algmassifunktsioon järgib
Milleri-Scalo (1979) lognormaalset eeskirja Päikese silindris, mitte aga
astmefunktsiooni. Toona teada olnud vaatluslik dY/dZ väärtus
metallivaeste tähtede jaoks on mitmetel põhjustel üle hinnatud
ning vajab revideerimist vähendamise suunas.
Galaktikate dünaamilised mudelid
P. Tenjes ja TÜ magistrant E. Tempel jätkasid lähemate galaktikate detailsete hüdrodünaamiliste mudelite koostamist ja analüüsi. Hüdrodünaamiliste mudelite konstrueerimisel eeldatakse kiiruste dispersiooni ellipsoidi kolmeteljelisust. Varemkoostatud Fortran-programmi täpsustati oluliselt. Põhiline tegevus oli suunatud kõikide tähepopulatsioonide kiiruste dispersiooni ellipsoidi komponentide ja tsentroidi kiiruste jaotuse arvutamisele. Peale testgalaktikate ja lihtsate potentsiaalide analüüsi asuti programmi rakendama serviti paistva Sa tüüpi galaktika M 104 konkreetsete vaatlusandmete peal. Selleks kasutati lähteandmetena varem konstrueeritud fotomeetrilist mudelit. Galaktika keskosa jaoks lisati HST vaatlusarhiivi andmete alusel saadud tsentraalne heledusjaotus. Varasemat mudelit täpsustati veidi ka kerasparvede jaotuse alusel ja galaktika kauguse olulise ümberhindamise tõttu. Vaatlusandmed võimaldasid vastavaid arvutusi teostada kahes lõikes paralleelselt galaktika suure poolteljega ja kolmes lõikes paralleelselt galaktika väikese poolteljega. Arvutuste tulemusel õnnestus galaktika M 104 jaoks koostada kooskõlaline dünaamiline mudel. Saadud modelleerimise metoodika alusel on võimalik senisest oluliselt täpsemini määrata tumeda aine jaotust galaktikate tsentraalosades.
Tähtede keemiline koostis, struktuur ja evolutsioon
T. Kipper ja V.G. Klochkova (Spetsiaalne Astrofüüsika Observatoorium, Venemaa) jätkasid viimase heeliumisähvatuse läbinud post-AGB tähtede vaatlusprogrammi. 2004 aastal vaadeldi mittemuutlike vesinikuvaeste süsiniktähtede spektreid.
Kasutades külmade süsiniktähtede kõrglahutusega spektreid,
mis avalikustati Euroopa Lõunaobservatooriumi poolt Paranali Observatooriumi
Projekti raames, uuris T. Kipper olemasolevate spektrijoonte nimekirjade
rakendatavust külmade süsiniktähtede spektrite sünteesimisel.
Kasutatud viie C tähe spektrid katavad spektripiirkonna 400-1040 nm
lahutusega R
ja signaal-müra suhtega enam kui 300.
Uuritud joonte nimekirjadest olulisim on R.A. Bell'i poolt Päikese ja Arkturuse spektrite baasil koostatud nimekiri (http://ccp7.dur.ac.uk/ccp7/DATA/lines.bell.tar.Z). Teiseks joonte nimekirjaks on CN joonte nimekiri SCAN-CN (Jørgensen & Larsson, 1990) ja kolmandaks Indiana Ülikoolis D. Alexander'i poolt koostatud nimekiri. Uurimiseks kasutati spektrite sünteesimist igale tähele eraldi koostatud mudelatmosfääri abil.
Kuigi Bell'i poolt koostatud nimekiri polnud algselt mõeldud
külmade süsiniktähtede analüüsiks, osutus ta selleks täiesti
kõlblikuks peale mõnedes spektripiirkondades CN joonte asendamist
nimekirjast SCAN-CN ja osaliselt puuduvate
C
Swani süsteemi ja
täiesti puuduvate Phillipsi süsteemi joonte lisamist Alexander'i
nimekirjast. Pikematel lainepikkustel kui 900 nm tuleb välja
visata olematud CN punase süsteemi
haru jooned.
Pekuliaarselt muutliku tähe V838 Mon heleduse ja tema valguskaja käiku registreeriti 2004. aastal 0.6 m teleskoobi abil (T. Tuvikene, T. Liimets ja T. Eenmäe, juhendaja I. Kolka) põhieesmärgiga uurida valguskaja andmete kasutatavust objekti kauguse määramisel. Tehtud fotomeetrilised mõõtmised vajavad täiendavat uurimist.
Wolf-Rayet (WR) tähed
T. Nugis koostöös A. Niedzielski ja W. Skórzynski'ga
(Toruni Ülikooli Astronoomiakeskus) uurisid kiirustevälja WR
tähtede kaugtuules ja leidsid, et tugevate UV joonte neeldumiskomponentide
profiilidest ja röntgenkiirguse vaatluslikest voogudest saab järeldada,
et suurtel kaugustel tähest
(
, kus
on tähe raadius) peavad ainevoo eri komponentide
vahelised kiiruste erinevused olema veel väga suured (500-1000 km/s).
Neid kiiruste erinevusi on võimalik seletada kahe erineva klombilise
tuule mudeliga. Esimese mudeli korral on klompide teke tähe pinnal
kvaasiperioodiliselt korduv protsess (tingituna tähe pulseerumisest) ja
erineva tihedusega klombid kiirendatakse erinevate lõppkiirusteni ning
teise mudeli korral tekivad klombid tähe pinnal küll pidevalt, kuid
naaberpinnaelementide algolekute erinevuse tõttu kiirendatakse vastavad
ainevood (joad) erinevate lõppkiirusteni.
Jätkusid uuringud WR tähtede tuulte intensiivsuse metallilisusest sõltuvuse uurimiseks koostöös H. Lamersiga ja WR tähtede lähi-infrapunaste spektrite töötlemiseks koostöös A. Niedzielski, K. Czart'i, K. Annuki ja A. Hirvega.
K. Annuk jätkas WR tähtede spektroskoopilisi vaatlusi Tõravere 1.5 m teleskoobiga.
Tähespektrite moodustumine kuumades täheatmosfäärides ja
tähetuules ning täheatmosfääride modelleerimine
Täiustati A. Sapari ja R. Poolamäe poolt välja töötatud uudseid algoritme ja neile vastavat programmi kuumade tähtede (efektiivne temperatuur vahemikus 9 000 kuni 50 000 K) mudelatmosfääride, täheatmosfääris toimuvate füüsikaliste protsesside ning kiirguslevi ja tähespektri arvutamiseks. Koostatud tarkvara abil arvutati ulatuslik täheatmosfääride mudelite ning tähespektrite võrk O, B ja A spektriklassi normaalse (Päikesele vastava) keemilise koostisega tähtedele. Mudelid hõlmavad tähe heledusklasse peajadast ülihiidudeni. Tüüpiliseks kiirgusvoo konstantsuseks modelleerimisel saavutati 0,1-0,2%. Arvutustes kasutati laineala 20 kuni 3000 nanomeetrit, seega spektriala ekstremaalsest vaakumultravioletist kauge infrapunase kiirguseni. Mudelarvutustel on konstantseks võetud logaritmiline spektraalsamm, mis vastab spektraalsele eristusvõimele (lahutusvõimele) 30 000, s.o. kvaliteetsetele spektraalvaatlustele. Modelleerimisel on arvestatud umbes 100 000 spektrijoont. Leiti ka täheketta ääreletumenemine, mis võimaldab etteantud kiiruse ja orientatsiooniga pöörlevate tähtede spektrite leidmist lihtsate algoritmide abil. Arvutada saab ka liikuvatele aineklompidele kiirgusvoo mõjul kujunevaid kiirendusi, seega analüüsida tähetuule kujunemist üleminekutsoonis täheatmosfäärilt tähetuulele.
Lisaks ülalmainitud FORTRAN tarkvarale koostas R. Poolamäe C++ keelele baseeruva tähespektrite arvutustarkvara. Katsetusjärgus on algoritmid ja tarkvara vaadeldud ja arvutatud spektrite alusel täheatmosfääride põhiparameetrite (efektiivne temperatuur, gravitatsioonikiirendus ja keemilise koostise iseärasused) määramiseks vähimruutude ja närvivõrkude meetodil. Nii tarkvara SMART kui ka tähe spektrid on plaanis teha üldkättesaadavaks Internetis. Koostöös Venemaa astronoomidega uuriti tähe Cyg X-1 spektrit tarkvara SMART tulemusi kasutades.
Kiirguslevi tähetuules uurisid A. Sapar, L. Sapar ja R. Poolamäe. Leiti analüütilised valemid tähetuules atomaarosakestel hajuvate footonite sageduste ümberjaotuste funktsioonidele, juhul kui sfäärilis-sümmeetrilises tähetuules kujunev ülehelikiiruseline turbulentsliikumine on radiaalselt pikliku, seega anisotroopse, Doppleri kiirusjaotusega. Samuti leiti footonite sageduste ümberjaotusfunktsioonid turbulentsliikumise ja soojusliikumise koosmõjul. Koostati vastav tarkvara ja sellega arvutati sageduse ümberjaotuse funktsioonid mitmetel astrofüüsikaliselt huvipakkuvatel tingimustel. Ülehelikiiruselise turbulentsi arvestamine võimaldab täpsemalt arvutada tähetuules turbulentsliikumise korral kujunevaid P Cygni tüüpi resonantsjoonte profiilide sinitiiva laiu laugjaid nõlvu ja sellest tulenevat lisaemissiooni spektrijoone punatiivas.
Keemiliste elementide ja nende isotoopide difusioon keemiliselt anomaalsetes
täheatmosfäärides
A. Sapar ja A. Aret jätkasid anomaalse keemilise koostisega (CP) täheatmosfäärides toimuva keemiliste elementide ja nende isotoopide difusioonilise segregatsiooni uurimist gravitatsioonijõu, kiirgusrõhu ja kiirgusindutseeritud triivi koosmõju tulemusena. Difusiooniprotsesside modelleerimiseks on vajalik mudelarvutusi teostada üliväikese spektraalsammuga. Arvutused näitasid, et vajalik spektraalsamm arvutustest tulenevate vigade vältimiseks vastab lahutusvõimele 5 000 000. Väljatöötatud tarkvara abil leiti kiirendused ja difusioonikiirused mõningatele rasketele elementidele ja nende isotoopidele CP tähtede atmosfäärides.
Alustati valgusindutseeritud triivi ja kiirguskiirenduse mõjul kujuneva raskete keemiliste elementide isotoopide evolutsioonilise segregatsiooniprotsessi uurimist, täiustades arvutusteks programmi SMART. See võimaldab saada pildi difundeeruva keemilise elemendi vertikaaljaotuse kujunemisest täheatmosfääris. Isotoopide segregatsiooni adekvaatseks kirjeldamiseks on vajalik teada väga detailselt spektrite isotoopilist ja ülipeenstruktuurilist lõhenemist, millest oleneb raskete elementide kitsaste spektrijoonte omavahelise kattuvuse määr, kusjuures eelkõige sellest oleneb isotoopide segregatsioon. Difusiooniprotsesside adekvaatseks modelleerimiseks sügavates atmosfäärikihtides on vajalik täpne spektraalandmestik mõnekordselt ioniseeritud aatomite kohta. Lisatud spektraalandmestik Hg III iooni kohta näitas, et kiirgusrõhust ja valgusindutseeritud triivist tingitud kiirendused CP tähtedes efektiivsetel pinnatemperatuuridel 10 000-12 000 K on põhiliselt määratud selle iooniga. Selline olukord esineb ka uuritud tüüpilistes keemiliselt pekuliaarsetes HgMn tähtedes. Kõrget täpsust nõuab ka difusiooni efektiivsust kujundavate põrkeprotsesside käsitlus. Atomaarandmestikku täiendati mainitud protsesside paremaks kirjeldamiseks. Teostatud arvutused näitavad, et elavhõbeda isotoopide segregatsiooniprotsessid CP täheatmosfäärides toimuvad vaatlustele vastavas suunas, s.o. kujuneb kergemate isotoopide settimine ning raskemate isotoopide levitatsioon. Selliselt kujunevad evolutsioonilise segregatsiooni lõppstaadiumitel tähespektris vaadeldavaks eelkõige vaid uuritava elemendi raskeima isotoobi spektrijooned. Ainult kiirgusindutseeritud triiv seletab isotoopanomaaliad keemiliselt iseäralikes täheatmosfäärides.
Sümbiootilised ja neile sarnased tähed
L. Leedjärv ja TÜ doktorant M. Burmeister jätkasid sümbiootiliste tähtede spektrite registreerimist 1.5 m teleskoobi abil ning spektrite analüüsi. Vaatlustes osalesid ka K. Annuk, T. Eenmäe, A. Hirv ja A. Puss. Sümbiootilise tähe AG Dra puhul on jätkuvalt probleemiks erinevad muutlikkuse perioodid ja nende tõlgendus. On üsna kindel, et selle kaksiktähe orbitaalne periood on 550 päeva, lisaks esineb visuaalse heleduse muutlikkuses umbes 355-päevane periood (tõenäoliselt punase hiiu pulseerimisperiood). M. Burmeister uuris erinevaid fotomeetrilisi aegridasid J. Peldi programmipaketiga ISDA ning leidis samuti perioodi 355 päeva ringis. Spektrijoonte ekvivalentlaiuste ja intensiivsuste muutlikkuse analüüs sama paketiga annab aga ka uute vaatlusandmete lisandudes jätkuvalt perioodiks 380...390 päeva. Viimase perioodi täpsus on küll väiksem kui fotomeetrilisel perioodil, aga siiski vajab selgitamist, kas selline periood väljendab mingite füüsikaliste nähtuste koosmõju (näiteks punase hiiu pulsatsioonid, peegeldusefekt, aine ülevoolu kiiruse muutused jms). Nendes uuringutes osaleb ka L. Hric Slovaki TA Astronoomia Instituudist.
M. Burmeister ja L. Leedjärv alustasid katsetega rakendada sümbiootilise tähe CH Cyg kuuma komponendi olemuse selgitamiseks Doppleri tomograafia meetodit - kaardistada kiirgava aine kiiruste jaotust spektrijoonte profiilide muutlikkuse põhjal.
A. Puss on koostöös L. Leedjärvega sobitanud kaksiktähe VV Cep kuuma komponendi ja akretsioonketta mudeleid spektraalvaatlustega. Jätkunud on ka Be-komponendiga interakteeruva kaksiksüsteemi AX Mon spektraalvaatlused.
Kiirguslevi kataklüsmieelsete lähiskaksiktähtede
atmosfäärides
V.-V. Pustynski ja I. Pustylnik jätkasid kataklüsmieelsel evolutsioonietapil asuvate kaksiksüsteemide tugevasti valgustatud peatähe atmosfäärides toimuvate füüsikaliste protsesside uurimist, samuti nende kaksiktähtede vaadeldud heleduskõverate interpreteerimist mudelarvutuste alusel. Arvutati monokromaatse albeedo (monokromaatse väljuva kiirgusvoo ja kuumale kääbustähele pealelangeva kiirgusvoo suhe) väärtused. Näidati, et mudelarvutustest saadud monokromaatne peegeldusalbeedo on suurusjärgus 10-15% optilises piirkonnas ja lähedases infrapunases piirkonnas olenevalt tähekomponentide efektiivsest temperatuurist (võrdluseks, kauges ultraviolettpiirkonnas on albeedo alla ühe protsendi). Samuti näidati, et summaarne väljuv kiirgusvoog on süstemaatiliselt väiksem kui kuumast allkääbusest pealelangev kiirgusvoog (vähemalt 20-30%). See tulemus on heas kooskõlas mudelarvutustest varem saadud järeldustega, mille kohaselt vaid mõningane osa Lymani kontiinumi kiirgusvoost kutsub esile vesiniku ionisatsiooni, sellal kui põhiosa pealelangevast kiirgusest kulub elektrongaasi kuumutamiseks ja atmosfääri tugevasti valgustatud väliskihtide ümberstruktureerimiseks. Täpsed väärtused sõltuvad siin rekombinatsioonilise kiirguse (atmosfääri väliskihtides ümbertöödeldud Lymani kontiinum) panusest kaksiksüsteemi koguheledusse ning neid saab määrata vaid teoreetiliste ja vaadeldud mitme värvuse heleduskõverate hoolika võrdluse teel. Taolise ebakõla olemasolu pealelangeva ja väljuva kiirgusvoo vahel on ammu teada Algol tüüpi lähiskaksiktähtede puhul, kuid tema esinemine ka kataklüsmieelsete kaksiksüsteemide korral on leitud esmakordselt.
I. Pustylnik ning T. Aas, V. Harvig ja M. Mars Tallinna Tehnikaülikoolist
uurisid niinimetatud kolmanda valguse efekti mitmetes pooleraldatud ja
kontaktkaksiktähtedes, kasutades selleks UBVR ja
H
pikaajalisi fotoelektrilisi heledusmõõtmisi (saadud aastatel
1967-1996 peamiselt Tallinna Tähetornis hiljuti lahkunud Peep Kalvi ja
tema kaastöötajate poolt ning osaliselt täiendatud V. Harvigi
poolt Vilniuse observatooriumi Maidanakis asuvas kõrgmäestiku
vaatlusjaamas teostatud vaatlustega). Detailselt uuriti viie varjutusmuutliku
tähe 44
Boo, AH, CW, EM Cep, RY Gem O-C diagrammi. Pooleraldatud
Algol-tüüpi kaksiksüsteemi RY Gem O-C diagrammi
käik viitab kolmanda nähtamatu kaaslase olemasolule, kuid vaadeldud
punktide arv pole veel piisavalt suur eeldatava komponendi füüsikaliste
parameetrite kindlaksmääramiseks. Kontaktkaksiksüsteemi 44
Boo O-C diagrammil nähtavas ''peenstruktuuris"
on palju sarnasusi teise heleda ja aktiivse kontaktkaksiktähe VW Cep
puhul vaadeldud iseärasustega, mida on varem põhjalikult uuritud
Tartu Observatooriumis. Mõlemal juhul peaks taolise
''peenstruktuuri" teket põhjustama peakomponendiga seotud
sähvatusaktiivsus. 44
Boo puhul oli viimane eriti silmatorkav 1960. aastatel.
GAIA missiooniga seotud tegevus
I. Kolka lõpetas koos T. Eenmäe, A. Hirve, T. Tuvikese ja M. Kamaga
esimese etapi uurimusest, mis hindab kosmoseteleskoobi GAIA fotomeetrilise
süsteemi (BBP ja MBP) erinevate konkureerivate variantide suutlikkust
eristada ja klassifitseerida suhteliselt erandlikke kiirgusjoontega Be, HAeBe
ja WR tähti. Tulemusena selgus, et momendil fikseeritud fotomeetrilise
süsteemi põhivariandid on eristussuutlikud ning sel otstarbel on
tähtis säilitada süsteemis vesiniku spektrijoont
H
sisaldavaid filtriribasid ning WR tähtedele iseloomulike
kiirgusjoonte suhtes tundlikke ribasid.
|
|
Uuringu tulemused kanti ette 2004. a oktoobris Pariisis sümpoosionil ''The Three Dimensional Universe with GAIA" ning need avaldatakse Euroopa Kosmoseagentuuri poolt vastavas sümpoosionikogumikus.
V. Maljuto jätkas tähtede klassifikatsiooni alaseid uuringuid
GAIA satelliidiprogrammi planeerimise raames. Üldtuntud klassifikatsioonimeetodit,
minimaalkauguste meetodit (MDM), täiustati ja rakendati GAIA simuleeritud
fotomeetriliste andmete uusimale versioonile - Vilniuse kolleegide poolt pakutud
1X fotomeetrilisele süsteemile Gaia-2. MDM meetodi uues modifikatsioonis arvutatakse
kaalutud meetrilised kaugused klassifitseeritava programmtähe ja etalontähe vahel
fotomeetriliste parameetrite ruumis klassikaliste valemite järgi. Pärast lähima
fotomeetrilise naabri (NN) leidmist etalonide hulgast leitakse veel mõned
fotomeetrilised naabrid, mille meetrilised kaugused jäävad fikseeritud
vahemikku NN ümber. Ümbruse mõõt (K) leitakse katseliselt.
Klassifitseerimistulemuseks on programmtähe põhilised astrofüüsikalised parameetrid,
mis arvutatakse kõigi valitud fotomeetriliste naabrite vastavate parameetrite
kaalutud keskmisena. Kaaludeks on meetriliste kauguste normeeritud pöördväärtused.
Klassifikatsiooni täpsust hinnatakse etalontähtede parameetrite arvutatud
ja tegelike väärtuste ruutkeskmiste hälvetega.
Katsetati kaht erinevat etalonide võrku: a) 20 000 etaloni ebaregulaarse võrguna;
b) 116 114 etaloni regulaarse võrguna. Leiti, et vaid tihedaim regulaarne etalonide
võrk (116 114 etaloni) tagab usaldatava klassifitseerimistäpsuse.
Päikese tüüpi kääbustähe korral saavutati
järgmised täpsused: efektiivne temperatuur 7000 K; log
- 0.35;
- 0.07; E(B-V) - 0.05.
Klassifitseerimisalgoritm ei tööta juhul kui kõigi fotomeetriliste naabrite
mingi parameeteri väärtused on võrdsed. Siis puudub interpoleerimisvõimalus
ja klassifikatsioon võib osutuda fiktiivseks. Taolise olukorra vältimiseks
täiustati MDM meetodit, lisades etalone, mis on programmtähtede naabrite
naabreiks parameetrite ruumis.
Edaspidi on kavas rakendada meetodit GAIA instrumentaariumi jaoks lõplikult
fikseeritud fotomeetrilises süsteemis simuleeritud andmetele.
Töö tulemused on ette kantud GAIA töörühma nõupidamistel ja vastu võetud
avaldamiseks ajakirjas Baltic Astronomy.
Uued meetodid aktiivsete tähtede heleduskõverate uurimiseks
J. Pelt jätkas ajas muutuvate spektrite töötluspaketi väljaarendamist. Paketti rakendati koostöös Tallinna Tehnikaülikooli teaduritega apatiitide termilise käitumise uurimiseks. Koos I. Tuomineni (Oulu) ja J. Brooke'iga (Manchester) kontrollis J. Pelt kirjanduses avaldatud väidet, et päikeseplekkide jaotuses võib leida sajandipikkusi korrelatsioone. Kasutades Monte-Carlo tüüpi arvutusi näidati, et tegemist on siiski metoodiliste eksimustega, tegelike korrelatsioonide tõestuseks on vaja täiendavaid argumente. J. Pelt töötas välja uue meetodi ajanihete hindamiseks mittelahutatud fotomeetriast.
Kiirguslevi
T. Viik ja N.J. McCormick (Washingtoni Ülikool, Seattle, USA) kirjeldasid ja katsetasid protseduure, millega on võimalik eriintensiivsuste mõõtmiste abil kas atmosfääri pinnal või atmosfääri sees määrata ühekordse hajumise albeedot homogeensetes, lõpmatu või lõpliku optilise paksusega atmosfäärides. Seejuures käsitlesid nad nii isotroopselt hajutavat erinevate sisemiste allikatega atmosfääri kui ka molekulaarselt hajutavat atmosfääri. Nende numbrilised eksperimendid näitasid, et ühekordse hajumise albeedo saab leida väga suure täpsusega isegi siis, kui eriintensiivsuste mõõtmised pole väga täpsed. Teiste atmosfääri iseloomustavate füüsikaliste suuruste määramine on aga palju keerulisem.
TÜ doktorant I. Vurm ja J. Poutanen (Oulu) laiendasid D. Nagirneri ja J. Poutase poolt esitatud meetodit Comptoni hajumismaatriksi arvutamiseks isotroopses elektrongaasis juhule, kus elektronide jaotus nurkade järgi avaldub astmereana polaarnurga koosinustest. Leiti hajumismaatriksi avaldis teist järku polünoomi jaoks. Tulemus võib leida rakendust sünkrotroonse Comptoni hajumismehhanismi uurimisel konstantses magnetväljas. Kuna relativistlike elektronide pidurdumise kiirus magnetväljas on võrdeline elektronide polaarnurga siinuse ruuduga magnetvälja suhtes, on alust oletada, et elektronide tasakaaluline nurkjaotus on ligikaudu avaldatav samasuguse teist järku astmereana. Leiti ka hajumismaatriks elektronide hajumiseks footonitel. Viimane tulemus omab tähtsust ainult Klein-Nishina reziimis, kus elektron võib ühel hajumisel kaotada märkimisväärse osa oma energiast.
Eesti ning Balti regiooni keskkonna optilise kaugseire alused
Maapinnani jõudva ultraviolettkiirguse levi ja mõjuefektide füüsikaliseks käsitlemiseks vajatakse andmeid kiirguse spektraalse jaotuse kohta. Levinuimaks välitingimustele kohandatud UV-spektromeetriks on algselt atmosfääri osoonikihi paksuse määramiseks konstrueeritud Breweri spektromeeter, mille hind on umbes 2 miljonit EEK ja mis ei kata kogu UV diapasooni 280-400 nm. Varasemaid minispektromeetrite kasutamise kogemusi arvestades hangiti 2003. a firmalt Avantes minispektromeeter AvaSpec-256, mida 2004. a oluliselt täiendati ja ümber ehitati (U. Veismann, K. Eerme, I. Ansko, S. Lätt).
| Lainepikkuste vahemik | 250-450 nm |
| Lahutusvõime | 1 nm |
| Kiirgustajur | 256 fotodioodi jada HAM 256 |
| A/D muundur | 14 bitti, 330 kHz |
| Integreerimisaeg | 2 ms - 60 s |
| Komplekti hind | 45 kEEK |
Valmistati poolsfäärist kiirgust koguv teflonist hajuti ja
mõõdeti selle suuna-tunnuskõvera vastavus koosinuselisele.
Hajutist spektromeetrisse viib 100
m läbimõõduga 4 m pikkune kvartsist valguskiud
(fiiber). Hajuti ja fiibri vahele on paigutatud UFS-5 klaasist optiline filter,
et mahutada kogu spekter reaalselt kasutada olevasse dünaamilisse diapasooni
ja vähendada hajuskiirgust. Pimesignaali registreerimiseks kaetakse iga
mõõtmise eel/järel sisend arvuti kaudu juhitava katikuga.
Spektrite päeva jooksul ühtlaseks registreerimiseks vajalikku tundlikkuse
reguleerimist tehakse integreerimisaja muutmise kaudu (1 kuni 60 s, astmega 1 s).
Iga registreeritava spektri piires tagatakse signaali maksimumväärtus umbes 16 000
suhtelist ühikut. Pimesignaali vähendamiseks hoitakse kogu spektromeetrit
külmikus temperatuuril +
7
C, reguleerides jahutamist temperatuurianduri signaali kaudu.
Süsteemi radiomeetriline tundlikkus määrati etalonkiirguri abil,
milleks oli USA metroloogiainstituudi NIST (National Institute of Standards and
Technology) etaloniga seotud kvartskolviga hõõglamp FEL.
Mõõtmisprotsess on Linuxis töötava programmiga viidud
täielikule arvutijuhtimisele. Lisaandmed meteoroloogiliste tingimuste
kohta saadakse Tõraveres asuvast meteoroloogiajaamast. Pilvkatte
hetkesituatsiooni kirjeldamiseks paigutati spektromeetri mõõtepea
kõrvale üles videokaamera, millega kujutist salvestatakse.
Spektromeetri juhtimisarvuti on ühendatud observatooriumi arvutivõrku.
Samas võrgus olevasse veebiserverisse saab juhtimisarvuti arhiivist tuua
mistahes ajahetkel salvestatud spektri ja esitada see kasutajasõbralikul
kujul. Nii on võimalik mõõtmisprotsessi jälgida/kontrollida
igast võrku ühendatud arvutist, samuti siseneda spektrite arhiivi.
Mõõtesüsteemi skeem on esitatud joonisel 5.1. 2004. aastal on
salvestatud kokku enam kui 5000 spektrit. Spektrite kvaliteedi hindamiseks
kasutatakse projekti EDUCE raames loodud automaatse hindamise programmi, mis
sisaldab mõõdetud spektri võrdlemist mudelist arvutatuga.
Andmete edastamiseks Euroopa ühisandmepanka rakendatakse sama projekti
raames väljaarendatud formaati FLEXSTOR. Tartu Observatoorium osales
sensoriga PMA 2200 Poolas Varssavis toimunud Kesk-Euroopa UV lairiba sensorite
võrdlemise aktsioonis 22.05.-26.05.2004 (K. Eerme).
Kasutades Tartu-Tõravere meteoroloogiajaama pilvisuse registreerimise andmeid 1957-2003 on K. Eerme uurinud taeva kiudpilvedega kaetuse sesoonset käiku ja ajalisi muutusi suvisel poolaastal, mis on UV kiirguse klimatoloogia jaoks oluline küsimus. On leitud, et madalamal paiknevatest pilvedest vaba taevaala on keskmiselt 35% ulatuses kaetud kiudpilvedega. Kaetuse maksimum (40%) esineb aprillis ja miinimum (30%) juulis. Taeva kiudpilvedega kaetuse ja nende esinemise detekteerimise sageduse alusel saadud sesoonsed käigud osutuvad erinevateks, mistõttu esinemissageduse alusel saadud statistilisi andmeid ei saa kasutada taeva tausta hindamist vajavates töödes. On leitud, et selge taevas (vähe kiudpilvi) on hakanud harvemini esinema.
Viidi läbi erüteemse ultraviolettkiirguse rekonstrueeritud aegridade võrdlev uuring Poola, Tšehhi ja Eesti (K. Eerme) andmete alusel ja leiti, et pilvisuse panus kõigis vaatlusjaamades osutus küllaltki sarnaseks. Sarnaseks osutusid kõigis kolmes kohas keskmisest madalamad suvised doosid 1970-ndate teisel poolel ja keskmisest märksa suuremad väärtused 1990-ndate keskel. Tartu Observatooriumi atmosfääri seire töögrupp osaleb aastatel 2004-2008 toimuvas Euroopa UV kiirguse klimatoloogia aktsioonis COST 726, millega on seni liitunud 19 riiki. Aktsiooni eesmärk on rekonstrueerida kogu Euroopa ulatuses esialgu erüteemse kiirguse ja hiljem ka muudele bioloogilistele reaktsioonidele kaalutud kiirguse päevased ja pikemate ajavahemike doosid 1950. aastast käesoleva ajani.
Kliima uurimine
Päikesekiirguse spektraalsed mõõtmised AERONET-süsteemi
fotomeetriga algasid Tõraveres 2002. a juunikuus. Sellest ajast alates
on suvekuude jaoks olemas nendest määratud atmosfääri optilised parameetrid.
Et leida atmosfäärse aerosooli spektraalse optilise paksuse (AOT) väärtusi
tagasiulatuvalt nende aastate jaoks, kui otsesed mõõtmised puudusid, kasutas
V. Russak Moskva Ülikoolis välja töötatud meetodit. Viimane lähtub aerosooli
spektraalse AOT arvutamisel otsese päikesekiirguse
integraalsetest väärtustest. Mudeli valik oli tingitud väga heast
korrelatsioonist
(
= 0.991) fotomeetriga mõõdetud ja arvutatud AOT(500)
väärtuste vahel aastatel 2002-2003 (analüüsiti 405 juhtu). Spektraalsete ja
integraalsete aerosooli optiliste paksuste aegread on aastatel 1951-2003
väga sarnased, kusjuures aasta keskmised AOT väärtused 500 nm juures ületavad
integraalseid 2-3 korda. Nende pikaajalistele muutustele on iseloomulik, et nii
kasv kuni 1980-ndate keskpaigani kui ka järsk kahanemine viimastel kümnenditel on
olnud kiirem 500 nm juures. See näitab, et lisaks aerosooli kogusele atmosfääris
muutusid viimase poole sajandi jooksul oluliselt ka selle optilised omadused ning
füüsikalised parameetrid ja keemiline koostis.
|
Taimkatte kaugseire
A. Kuusk ja T. Nilson osalesid metsa kiirguslevi mudeliga FRT kiirguslevi mudelite võrdlusel RAMI (Radiation Transfer Model Intercomparison). Kuivõrd mitmed selle mudeli moodulid põhinevad kiirguslevi probleemi analüütilistel lahenditel, on mudeli arvutuslik ressursinõudlus tunduvalt väiksem kui võrdlusel osalenud teistel mudelitel. Kiirgusväljade simuleerimise tulemused langesid teiste mudelitega väga hästi kokku nähtavas spektripiirkonnas, veidi suuremaid lahknevusi esines lähisinfrapuna piirkonnas, aga selles spektripiirkonnas erinesid ka teised mudelid üksteisest märgatavalt.
T. Nilson ja A. Kuusk hindasid koostöös P. Stenbergi ja M. Rautiaineniga (Helsingi Ülikool) okaspuude võra kuju mõju puistu peegeldusomadustele. Võra kuju arvestamine on oluline satelliidimõõtmiste tulemuste interpreteerimisel.
T. Nilson koos M. Rautiaineni ja P. Stenbergiga (Helsingi Ülikool) analüüsisid männi enamusega puistute liituse mõõtmistulemusi Suonenjoki (Soome) piirkonnas. Kahe erineva meetodiga (visuaalne hinnang Cajanuse toru abil ja LAI-2000 taimkatte analüsaator) mõõdetud liitused leiti olevat omavahel heas kooskõlas. Mõlema meetodi puhul on vaja teha mõõtmisi vähemalt 250 punktis, et saada stabiilset liituse hinnangut.
A. Kuusk ja M. Mõttus mõõtsid Tõraveres kasvatatavas energiavõsas (lepaistandus) suure ruumilise lahutusega kiirgusvoogude nurkjaotusi punases (680 nm) ja lähisinfrapunases (800 nm) spektripiirkonnas.
T. Nilson koos O. Kulli ja P. Mändiga (Tartu Ülikool) tegi uue FieldSpec Pro spektromeetriga puhmastiku heleduskoefitsientide spektri mõõtmisi Garrafis (Hispaania) EL projekti VULCAN (Vulnerability assessment of shrubland ecosystems in Europe under climatic changes) raamides ning töötles ja analüüsis saadud heleduskoefitsientide spektreid. T. Nilson rakendas Kuusk-Nilsoni metsa heleduse mudelit puhmastiku lühilaineliste (400-1100 nm) peegeldusspektrite arvutamiseks. Mudeli sisendandmetena kasutati dominantliikidel tehtud mõõtmistulemusi (tihedus, taimede mõõtmed, lehemass pinnaühiku kohta, lehtede klorofüllisisaldus). Saadi hea kooskõla arvutatud ja mõõdetud spektrite vahel.
U. Peterson koostöös J. Liira ning K. Püssaga Tartu Ülikooli botaanika ja ökoloogia instituudist hindas heleduse muutust metsaservades satelliidi Landsat skanneri Thematic Mapper (TM) talvistel lausalise lumikattega oludes tehtud piltidel. Uuriti metsaserva heleduse gradiendi olenevust serva asimutaalsuunast. Ilmnes, et keskmise ruumilise lahutusega satelliidipiltidel metsaserva heleduse gradient asimutaalsuunast spektri nähtavas ja lähisinfrapunases piirkonnas ei olene. Nimetatud tähelepanek toetab ühetaoliste klassifitseerimisotsuste rakendamist klassi ''mets" eristamisel talvistel piltidel pildivälja piires.
U. Peterson koostöös J. Liira ning K. Püssaga selgitas Landsat TM satelliidipiltidelt mõõdetud raiesmikukoosluste heleduste olenevust metsakasvu kohatingimustest, lageraidest möödunud ajast aastates, raiesmiku pindala suurusest ning pildistamise ajast kasvuperioodi kestel ning talvel.
A. Kuusk rakendas koostöös L. Eklundhi ja P. Jönssoniga Lundi Ülikoolist Tartu Observatooriumis väljatöötatud metsa peegeldusmudelit kogu Rootsit katva Terra satelliidi spektroradiomeetri MODIS metsade andmebaasi normaliseerimiseks. Erinevatel päikesekõrgustel ja erinevatel aastaaegadel tehtud mõõtmiste andmestik taandatakse peegeldusmudeli abil ühele eelnevalt valitud mõõtmissituatsioonile.
A. Kuusk ja Tartu Ülikooli magistrant M. Paas uurisid kalasilma-objektiiviga CCD-radiomeetri sisendoptikas aset leidvat valguse hajumist, mis moonutab mõõtmistulemusi. Töötati välja korrektsioonialgoritm valguse hajumise kompenseerimiseks Wieneri filtreerimisega sfääriliste harmoonikute ruumis õnnestub niisuguseid mõõtmisvigu vähendada aktsepteeritava tasemeni.
M. Lang testis Kuusk-Nilson metsa heleduse mudelit, kasutades mudeli sisendandmetena prof. A. Kiviste (Eesti Põllumajandusülikool) initsiatiivil rajatud metsakasvu püsiproovitükkide andmestikku. Mudeli abil arvutatud metsade heledusi võrreldi samadele proovitükkidele Landsat TM satelliidipiltidelt tuletatud heledustega. Enamikus spektraalkanalitest oli arvutatud ja mõõdetud heleduskoefitsientide kokkulangevus halb. Peamisteks vigade allikateks on: satelliidipildi atmosfäärikorrektsiooni probleemid; kasutatud allomeetriliste regressiooniseoste rakendatavuse probleemid selliste suuruste nagu puu lehtede mass ja võra raadius hindamiseks metsandusliku andmebaasi alusel; proovitükkide väikesed mõõtmed võrreldes satelliidipildi piksli suurusega ja proovitükkide geograafiliste koordinaatide ebatäpsus. Parema tulemuse saamiseks on vaja edusamme kõikide nimetatud probleemide lahendamisel.
M. Pehk valmistas spektrofotomeetrilise komplekti taimkatte
heleduskoefitsientide määramiseks välitingimustes lainepikkuste
vahemikus 800-1700 nm. Spektromeetri optilise osa moodustab
klassikaline autokollimatsioonisüsteem valgusjõuga 1:5.7.
Dispergeeriva elemendina kasutatakse difraktsioonvõret 800 j/mm,
= 1300 nm, kiirgusvastuvõtjana InGaAs-fotodioodi
G5125-10. Spektri skaneerimine on realiseeritud siinusmehhanismiga
sammu väärtusega 0.2 nm. Vaateväli
(10
) on tagatud 5-astmelise väljadiafragmade komplektiga.
Skanneri juhtimiselektroonika, andmehõive süsteem (24-bitine
ADC M201, mikrokontroller AVR-H228B (ATMEGA 128), sülearvuti ning
autonoomne toide (NiMH-patarei)) on paigutatud eraldi kohvrisse. Aparatuur
läbis esialgsed katsetused välitingimustes. Tarkvara silumist ja
täiendamist teeb J. Kuusk (TÜ magistrant).
Veekogude kaugseire
A. Reinart ja O. Okulov alustasid Eesti veekogude kaugseire meetodite täiendamiseks satelliidipiltide arhiivi loomist ja andmete kogumist. Koostöös Helsingi (J. Ehn, M. Granskog) ja Uppsala (D. Pierson) Ülikooliga analüüsiti olemasolevaid Eesti rannikumere ja siseveekogude vee ja jää heledusspektreid ning atmosfääri läbipaistvuse ja aerosooli optilise tiheduse aegridasid. A. Reinart ja B. Paavel (TÜ magistrant) mõõtsid vee heledusspektreid ja teisi vee optilisi omadusi Peipsi järvel ja väiksematel Eesti järvedel. Lisaks korraldas O. Okulov regulaarse veeproovide võtmise ja temperatuuri mõõtmise Peipsi järvel satelliidipiltide kalibreerimiseks.
Atmosfääri kaugseire
O. Kärner koos K.-G. Karlssoniga (Rootsi Meteoroloogia ja Hüdroloogia Instituut) analüüsis CM-SAF pilvisuse parameetrite määramise meetodi sobivust tööks Arktika tingimustes. Antud meetodi eripäraks on see, et ta kasutab lisaks polaarorbiidil olevate NOAA satelliitide kiirgusandmetele viies spektri piirkonnas ka numbrilise ilmaprognoosi arvutustest saadavat infot atmosfääri temperatuuri ja niiskuse kohta. Selline parallelism lubab algoritmi sisse võtta lisaskeemi, mis testib numbrilise prognoosi temperatuuri täpsust ja arvutab parandi pilvede määramise lävede jaoks. Töö on pooleli, aga 2003. aasta visiidi ajal Rootsi Meteoroloogia ja Hüdroloogia Instituudis tehtud arvutuste tulemustest on üks artikkel suunatud trükki.
Energiavõsa
Peamiseks uurimisobjektiks oli 2004. aastal Tõravere halli lepa (Alnus incana) istandus (M. Sulev ja M. Mõttus). Istanduse neljas kasvuaasta oli looduslike tingimuste poolest soodus, sügiseks ületas puude maksimaalne kõrgus 6 m. Oma struktuurilt sarnaneb istandus juba metsale, lehestik on sulgunud. Samal ajal raskendas sajune ning päikesevaene ilmastik välimõõtmiste teostamist plaanitud mahus. 2004. aastal oli lepavõsa veel sobivate parameetritega, mis võimaldas teda kasutada mudelina looduslikule metsale ning samas oli ta oma mõõtmetelt sobiv täpsete biomeetriliste mõõtmiste läbiviimiseks. Järgnevatel aastatel muutub istanduse tihedus liiga suureks looduslike metsadega võrreldes, mistõttu on plaanis lepaistanduse puude tihedust vähendada, lõigates maha iga teise taime. 2004. aastaks oli kavandatud kaks põhisuunda: esiteks istanduse kiirgusreziimi ning selle ajalis-ruumilise muutlikkuse uurimine juba väljakujunenud metoodikaga ja teiseks kiirguslevi füüsikaliste mudelite loomine koos vajalike sisendparameetrite eksperimentaalse määramisega, samuti tulemuste võrdlemine mõõtmisandmetega. Esimese ülesande raames toimusid kiirgusbilansi komponentide ja fotosünteetiliselt aktiivse kiirguse mõõtmised taimkatte sees viiel nivool ning selle kohal varemloodud aparatuuriga. Samal ajal läbiviidud biomeetrilised mõõtmised andsid taimede kasvudünaamika karakteristikud ning lehepinna indeksi vertikaalse jaotuse ja selle muutumise kasvuperioodi kestel. Esialgsed tulemused näitavad, et võrreldes pajuvõsaga on lepaistandus kiirgusele läbipaistvam. Taimede arenedes toimub alumistes kihtides laasumine ja oluline osa lehepinnast, seega ka kiirguse neeldumisest, koondub ülemisse kolmandikku. Hindamaks lepa kui energiakultuuri produktiivsust, mõõtsime ka lepiku maapealse biomassi produktsiooni.
Taimkatte kiirgusülekande füüsikaliste mudelite loomine seab uued ülesanded
lähteparameetrite määramisel. Vajalikud on detailsed ja spetsiifilised biomeetrilised
mõõtmised ''statistiliselt tüüpilise" taime modelleerimiseks, samuti taimeelementide
spektraalsed optilised parameetrid, mudeli kontrolliks ka kiirguse spektraalsed ja
nurkkarakteristikud istanduse sees ja selle kohal.
Kuna lepa lehestik on oluliselt ebaühtlasem varem samas kasvatatud paju lehestikust,
olid ka nõuded biomeetrilistele mõõtmistele rangemad. Lisaks raskendab taimede
matemaatilist kirjeldamist nende looduslik päritolu (erinevalt pajust,
mille puhul kasvatati vaid üht kindlat klooni) ning puude mõnevõrra varieeruv vanus.
Lepiku lehestiku detailseks kirjeldamiseks viisime läbi ulatusliku biomeetrilise mõõtmise,
kus mõõdeti taimede okste ja tüvede pikkused nende kasvujärkude kaupa, lehtede pikkuse,
laiuse ja pindala koos nende kinnituskohaga ning samuti lehtede ja okste orientatsioon.
Läbi kogu kasvuperioodi mõõtsime põhilisi taimi kirjeldavaid karakteristikuid üle
kogu istanduse
taimede pikkust ja läbimõõtu 55 cm kõrgusel.
Saadud andmete alusel on koostatud esialgne lepa mudel, mis kirjeldab puid fraktaalsete
objektidena nn L-süsteemide abil. Saadud ''keskmine'' mudelpuu sisaldab lisaks mõõdetud
keskmistele parameetritele ka nende variatsioone, mis on lähendatud sobivate
statistiliste jaotustega. Sel viisil arvutis loodud mudelmets võimaldab küllalt täpselt
hinnata taimestiku kui terviku omadusi kiirgusmõõtmiste perioodil 2004. a augustis.
Koostöös M. Langi ja A. Kuusega mõõtsid M. Sulev ja M. Mõttus augustis selgetel päikesepaistelistel
päevadel nii lepaistanduselt peegeldunud kiirguse nurkjaotust CCD-radiomeetriga,
lehestiku läbilaskvust taimkatte analüsaatoriga LAI 2000 (LI-COR Inc.) ja taimkatte
all oleva kiirgusvälja spektraalset koostist FieldSpec (ASD Inc.) välispektromeetriga.
Saadud tulemusi on plaanis võrrelda metsa kiirgusmudelite abil ennustatutega, leidmaks
võimalusi parandada arusaama taimestiku struktuuri mõjust lühilainelise päikesekiirguse
läbitulekule ja peegeldumisele.
Laboris mõõdeti spektrogoniomeetriga lepalehtede hajutamis- ja läbilaskeindikatrisse
sinises, rohelises, punases ja infrapunases spektripiirkonnas.
Samuti katsetati lehtedelt hajunud ja läbinud kiirguse spektraalse jaotuse mõõtmist
spektromeetriga FieldSpec nii integreeriva keraga kui ka kitsamast nurgast.
Publikatsioonid
Artiklid konverentsikogumikes
Aimeartiklid
Grandiaruanded
Preprindid
Konverentsid ja seminarid
Viik T.: Ruutintegraalid kiirguslevi pöördülesannetes (oral presentation).
Einasto J., Tago E., Einasto M., Saar E.: Clusters and Superclusters in the Sloan Survey (oral presentation).
Pustylnik I.: New Package of Computer Codes for Analysing Light Curves of Eclipsing Precataclysmic Binaries (oral presentation).
Pustylnik I.: Resolving the Algol Paradox and Kopal's Classification of Close Binaries with Evolutionary Implications (oral presentation).
Pustylnik I.: BM Cas - a Long Period Eclipsing Binary with a Supergiant and Common Envelope (poster).
Jõeveer M.: ALMA, JCMT ja teised (oral presentation).
Saar E.: GOODS ja aktiivsed galaktikad (oral presentation).
Haud U.: GOODS kauges infrapunases ja raadios (oral presentation).
Tago E.: Röntgenvaatlused GOODS-is (oral presentation).
Tenjes P.: HST ja VLT vaatlused GOODS projektis (oral presentation).
Einasto M.: Galaktikate spektritest (oral presentation).
Traat P.: SIRTF ja galaktikate evolutsioon (oral presentation).
Vennik J.: Kääbusgalaktikad süvavalimites (oral presentation).
Gramann M.: Tume aine ja galaktikad (oral presentation).
Suhhonenko I.: Sügavate valimite modelleerimisest (oral presentation).
Saar E.: Secondary Anisotropies: Clusters of Galaxies, SZ Effect (oral presentation).
Pustynski V.-V.: Light Curve Analysis of Eclipsing Precataclysmic Binary Systems UU Sge, V477 Lyr, NN Sco and Evaluation of their Evolutionary State (oral presentation).
Malyuto V.: Application of Minimum Distance Classification Method to Simulated Data for GAIA-2 Configuration Using Some Grids of Templates of Different Densities (oral presentation).
Pustynski V.-V.: A New Computer Code for Analysing the Light Curves of Eclipsing Precataclysmic Binaries (PCBs): Application to UU Sge and V477 Lyr (oral presentation).
Pustylnik I.: Light Time Effect in Selected Semi-Detached and Contact Binaries with Observable Third Components (oral presentation).
Pustylnik I.: Reflections on George Gamow's Unique Scientific Legacy and Personality (oral presentation).
Vennik J., Hopp U.: A Multiwavelength Study of the Galaxy Content and Environmental Effects in the Dense Group of Galaxies Around IC 65 (poster).
Saar E.: Multiscale Methods (oral presentation).
Saar E. was a scientific secretary of this conference.
Saar E.: Multiresolution Morphology of Cosmological Fields (oral presentation).
Leedjärv L.: The Peculiar Symbiotic Star CH Cygni: 40 Years of (Known) Activity (poster).
Pustylnik I.: Petzval Astrograph of Tartu Observatory (oral presentation).
Kolka I., Eenmäe T., Hirv A., Tuvikene T., Kama M.: Emission Line Stars in the Framework of GAIA (oral presentation).
Malyuto V.: Minimum Distance Method of Classification in Application to GAIA Simulated Photometric Data (poster).
Sapar A., Poolamäe R.: A Compact and Handy Code SMART for Physics and Spectra of Hot Stellar Atmospheres: Results and Problems (oral presentation).
Aret A.: Role of Light-Induced Drift in Formation of Chemical and Isotopic Anomalies in the Atmospheres of Chemically Peculiar Stars (oral presentation).
Pelt J.: Estimation of Time Delays from Unresolved Photometry (oral presentation).
Geofüüsika
Nilson T., Peterson U.: Regional Land Cover and Land Cover Change in the Eastern Baltic area (poster).
Lang M.: Forest Reflectance Modelling: a Test on the Network of Permanent Forest Growth Sample Plots (oral presentation).
Kadarik H., Lükk T., Nilson T.: Spectral-Seasonal Signatures of Vegetation in Emajõe Suursoo (oral presentation).
Peterson U.: Issues on Forest Area Change in Eastern Baltic Region (oral presentation).
Paas M., Kuusk A.: Metrological Problems of the CCD Radiometer (oral presentation).
Mõttus M.: Modelling Radiative Transfer in Willow Coppice (oral presentation).
Peterson U.: Eesti metsa pindala muutused satelliidipiltidelt mõõdetuna (oral presentation).
Nilson T.: Basic Concepts (oral presentation).
Nilson T.: Radiative Transfer in the Atmosphere (oral presentation).
Kuusk A.: Atmospheric Radiative Transfer Packages (oral presentation).
Nilson T.: Aerosol Retrieval Algorithms (oral presentation).
Kuusk A.: Radiative Transfer in Vegetation (oral presentation).
Kuusk A.: Leaf Optical Models (oral presentation).
Nilson T.: Soil Reflectance Models (oral presentation).
Nilson T.: Spectral Signatures (oral presentation).
Kuusk A.: Reflectance Spectra (oral presentation).
Kuusk A.: Radiative Transfer and Canopy Reflectance Models (oral presentation).
Kuusk A.: Application Example - Vegetation Indices (oral presentation).
Kuusk A.: Radiative Transfer Models for Forests (oral presentation).
Nilson T.: Simulation Examples (oral presentation).
Nilson T.: Instruments (oral presentation).
Nilson T.: Research Methodologies (oral presentation).
Kuusk A.: Field Measurements (oral presentation).
Eerme K., Veismann U., , Maasik E.-M.: On the Sky Background Influence on the UV-B Irradiance (oral presentation).
Kallis A.: Radiation Measurements at Tartu-Tõravere Station (oral presentation).
Peterson U.: Eesti metsa pindala muutused satelliidipiltidelt mõõdetuna (oral presentation).
Kärner O., Eerme K., Kikas Ü., Nilson T., Reinart Aivo, Reinart Anu, Russak V., Sulev M., Veismann U.: Summary of Using the AERONET Tõravere Station Data (poster).
Kallis A., Pärn E.: Meteoroloogilise vaatlusvõrgu ajaloost Eestis (oral presentation).
Lang M., Lükk T.: Estimation of the Forest Parameters From Satellite Images Using Forest Reflectance Model (oral presentation).
Peterson U.: Mapping Forest Clearcuts in Estonia and in Latvia Using Satellite Landsat Imagery (oral presentation).
Kallis A.: Ilmanähtuste mõju inimese tervisele (oral presentation).
Kärner O., Karlsson K.-G.: Sea-Ice Extent Analysis by Means of CM-SAF Cloud Algorithm (poster).
Kallis A.: 100 Years of Solar Radiation Measurements in Estonia (oral presentation).
Reinart A., Pierson D.: Water Quality Monitoring of Large European Lakes Using MERIS Full Resolution Data (poster).
Teral H., Ohvril H., Okulov O., Russak V., Reinart A., Laulainen N.: Spectral Aerosol Optical Thickness from Solar Broadband Direct Irradiance - Summer 2002 (poster).
Eerme K.: UV kiirguse uuringute suunad Euroopas ja Eestis (oral presentation).
Veismann U., Eerme K., Lätt S., Ansko I.: Päikese UV kiirguse spektromeetria (oral presentation).
Eerme K., Veismann U., Maasik E.-M., : UV-B piirkonna 306 nm kitsasriba ja erüteemse kiirguse sõltuvus osoonist ja aerosoolist (oral presentation).
Russak V., Teral H., Ohvril H.: Atmosfääri aerosoolisisaldus Tõraveres (oral presentation).
Maasik E.-M., Eerme K., Kallis A.: Satelliidilt Earth Probe TOMS ja Tõraveres MICROTOPS II abil mõõdetud osooni koguhulkade võrdlus (oral presentation).
Kallis A., Russak V.: 100 aastat aktinomeetriliste mõõtmiste algusest Tartus (oral presentation).
Russak V., Teral H., Ohvril H.: Trends in Atmospheric Aerosol Loading in Estonia During the Period 1951-2003 (poster).
Reinart A., Pierson D., Strömbeck N., Land P., Reinhold M.: A Satellite Based Water Quality Monitoring System for Lakes Vänern and Vättern, Sweden (poster).
Kallis A.: Päikesekiirguse mõõtmistest Eestis (oral presentation).
Peterson U.: Forest Clearcutting in the Russian North-West and its Neighbouring Areas Detected With a Time Series of Landsat Images (oral presentation).
Nilson T.: Reflectance Simulation for Sparse Shrubland. Site in Garraf, Spain, as an Example (oral presentation).
Peterson U.: Kas Eestis raiutakse rohkem metsa kui naabrite juures Lätis ja Venemaal? (oral presentation).
Russak V.: Changes in Radiation Regime in Estonia (oral presentation).
Muud koosolekud ja ettevõtmised
Pustylnik I.: About Communication Skills and Tools of Interdisciplinary Contacts on International Scale (oral presentation).
Jõeveer M.: Saavutustest Schmidti teleskoopidega (oral presentation).
Viik T.: Kuulus naissaarlane Bernhard Voldemar Schmidt (oral presentation).
Veismann U.: Schmidti kaamerate optikast (oral presentation).
Pelt J.: Subjektiivsest tõenäosusest (oral presentation).
Reinart A. (session rapporteur): The Contribution of the Young Generations for the Future of the European Marine Research Area - Marie-Curie Fellowships in the Domain of Marine Sciences (oral presentation).
Pustylnik I.: Estonian Local Section Euroscience Eesti: Outlook (poster).
Viik T.: How F.G.W. Struve Started His Ambitious Project (oral presentation).
Eerme K.: Põhilised kliima muutusi mõjutavad faktorid Põhja-Euroopas ja Eestis (oral presentation).
Leedjärv L.: Universum inimeses ja inimene Universumis (oral presentation).
Pustylnik I.: Paleoastronomical and Geophysical Data on Global Climate Variations and their Impact on Human Awareness (poster).
L. Leedjärv was a moderator to the session ''Environment, behavior and health".
Leedjärv L.: Space activities in Estonia (oral presentation).
Viibimine teistes asutustes
Observatooriumis toimunud seminarid
Teadusorganisatsioonide liikmed
Populaarteaduslikud loengud ja esinemised
Eerme K.: Kui selge või kui segane on praegu kliima muutumise perspektiiv?
Einasto J.: Ettekanne kosmoloogiast.
Leedjärv L.: Tähtede rollist Universumis.
Viik T.: Taevakehad Päikesesüsteemi kaugetel äärealadel.
Bakalaureusetööde juhendamine
Magistri- ja doktoritööde juhendamine
Oponeerimine