Yhtenäiskenttäyksiköt

Kuinka saadaan 3D-kuva koko galaksilla yhdellä otoksella

Kuvittele mielessäsi kärpänen. Oletko milloinkaan yrittänyt pyydystää kärpästä? Sinun on paras olla nopea, sillä useimpien hyönteisten tavoin kärpäset voivat havaita liikettä 360° ympärillään. Niiden salaisuus on verkkosilmissä, jotka koostuvat suuresta määrästä pikkuruisia valoa aistivia soluja (nimeltään ommatidi). Nämä toimivat yhdessä muodostaen yhden, hyvin laajan mosaiikkinäkymän. Muurahaisilla voi olla mitä tahansa muutamasta ommatidista tuhanteen. Kärpäsillä ja mehiläisillä on joitakin tuhansia ommatideja, kun taas perhosilla ja sudenkorennoilla niitä on kymmeniä tuhansia. Mitä suurempi ommatidien määrä, sitä laajempi näkökenttä ja terävämpi näkö hyönteisellä on.

Samalla periaatteella, mutta täysin eri käyttötarkoitukseen, tiedemiehet ovat kehittäneet havaintolaitteen, jota kutsutaan yhtenäiskenttäyksiköksi (integral field unit, IFU). IFU:ssa näkökenttä on jaettu moneen soluun tai segmenttiin kattavan yleisnäkymän saamiseksi kokonaisuudesta. IFU:ja käytetään laajalti Maapallon kaukokartoituksessa ja erityisemmin sään ennustamisessa sekä luonnonmullistusten ja ilmastonmuutoksen seurannassa.

Close-up of a fly, showing the composite eyes in detail
Lähikuva kärpäsestä, jossa verkkosilmät näkyvät yksityiskohtaisesti. Vesipisarat toimivat linsseinä ja saavat lohkot selvästi näkyviin. Jokainen näistä lohkoista on ommatidin pinta. Tämän verkkosilmien rakenteen ansiosta pikkuruisilla elollisilla olennoilla, kuten hyönteisillä, on laajat näköelimet (suhteessa niiden ruumiin pinta-alaan), mikä tarjoaa niille hyvin laajan näkökentän. Kuvan oikeudet: Alberto Ghizzi Panizza

IFU:ja käytetään tähtitieteessä tutkittaessa laajoja kohteita, kuten kaasusumuja, galakseja, tähtijoukkoja tai galaksijoukkoja kertakuvauksella, käytettäessä yhtenäiskenttäspektroskopiaksi kutsuttua tekniikkaa. Tällä menetelmällä kentän jokaisen solun tai pikselin signaali syötetään spektrograafiin, joka sitten muodostaa spektrin jokaisesta erillisestä pikselistä. Kaikki tulosspektrit järjestetään datakuutioksi (katso Kuva 1), joka käsittää koko 2D-näkökentän ja lisäksi kolmannen ulottuvuuden, joka on tuotettu spektrograafista, joka jakaa valon eri väreihin tai aallonpituuksiin (katso Kuva 2). Tähtitieteilijät voivat käyttää yhtenäiskenttäspektrofraafien tiedon runsautta mitatakseen esimerkiksi kaasun liikettä etäisessä galaksissa (katso eso1437) tai näkökentässä olevien eri galaksien etäisyyksiä (katso eso1507).

MUSE views the strange galaxy NGC 4650A
Kuva 1. MUSE katsoo outoa galaksia NGC 4650A.
Kuvan oikeudet: ESO/MUSE consortium/R. Bacon/L. Calçada
MUSE colour-coded image of NGC 4650A
Kuva 2. MUSE:n värikoodattu kuva galaksista NGC 4650A.
Kuvan oikeudet: ESO/MUSE consortium/R. Bacon

Erityyppiset IFU:t käyttävät eri tekniikoita jakamaan näkökenttää. Kolme tärkeintä tähtitieteessä käytettyä ovat:

  1. Mikrolinssisarja (hyvin samankaltainen hyönteisten verkkosilmien kanssa).
  2. Valokuitukimppu, jota voidaan käyttää yksinään tai yhdessä mikrolinssisarjan kanssa (katso Kuva 3).
  3. Kuvanjakaja (katso Kuva 4).

Ensimmäinen idea IFU:sta tuli G. Courtesilta vuonna 1982. Sen ensimmäinen käytännöllinen sovellutus tähtitieteessä toteutettiin havaintolaitteell TIGER, jonka ensimmäinen kuva otettiin vuonna 1987 Havaijin Mauna Kealla sijaitsevalla 3.6-metrisellä CFHT-teleskoopilla (Canada-France-Hawaii Telescope). TIGER:in IFU in minilinssisarja.

An illustration of how the IFUs function
Kuva 3. Kuvaus siitä, kuinka IF:t toimivat.
Kuvan oikeudet: ESO
The Principle of Integral Field Spectroscopy (IFS)
Kuva 4. Yhtenäiskenttäspektroskopian (Integral Field Spectroscopy, IFS) toimintaperiaate. Kuvan oikeudet: ESO

ESO:n ensimmäinen yhtenäiskenttäspektrograafi oli SINFONI, jonka ensimmäinen kuva otettiin VLT-teleskoopilla (Very Large Telescope) vuonna 2004. SINFONI toimii kuvanjakajana, samalla periaatteella kuin uudempi havaintolaite MUSE, jonka IFU on jättimäinen. Usean kohteen spektrograafissa FLAMES on myös kaksi yhtenäiskenttäyksikköä, siinä missä toisen sukupolven infrapunaspektrograafissa KMOS on 24 pientä IFU:a, joista kukin on asennettu siirreltävään varteen. Havaintolaitteessa VIMOS on myös jokseenkin laaja IFU, joka yhdistää mikrolinssit ja valokuitukimpun. Kaikkien näiden havaintolaitteiden ominaisuudet ovat erilaiset — ne ovat herkkiä eri aallonpituuksille, niillä on erilaiset näkökentät ja eri spektriresoluutiot — mikä tekee niistä sopivat havaitsemaan erityyppisiä kohteita ja ratkaisemaan erilaisia tähtitieteellisiä ongelmia.

Yhtenäiskenttäspektrograafeista on tulossa yhä monimutkaisempia, yhä suuremmilla ilmaisimilla, ja kykeneviä tarjoamaan terävämmän ja syvemmän kolmiulotteisen käsityksen maailmankaikkeudesta. Palaten vertaukseen hyönteisistä, IFU:t ovat kehittymässä muurahaisista sudenkorennoiksi.

Tieteen huippuhetkiä

  • Katso FLAMES:in tieteen huippuhetkiä.
  • Katso VIMOS:in tieteen huippuhetkiä.
  • Katso SINFONI:n tieteen huippuhetkiä.
  • Katso MUSE:n tieteen huippuhetkiä.
  • Katso KMOS:in tieteen huippuhetkiä.

Lisää kuvia

Lähetä meille kommentteja!
Tilaa uutisia ESO:lta omalla kielelläsi
CDN77:n nopeuttamana
Myyntiehdot
Cookie Settings and Policy

Our use of Cookies

We use cookies that are essential for accessing our websites and using our services. We also use cookies to analyse, measure and improve our websites’ performance, to enable content sharing via social media and to display media content hosted on third-party platforms.

You can manage your cookie preferences and find out more by visiting 'Cookie Settings and Policy'.

ESO Cookies Policy


The European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO) is the pre-eminent intergovernmental science and technology organisation in astronomy. It carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities for astronomy.

This Cookies Policy is intended to provide clarity by outlining the cookies used on the ESO public websites, their functions, the options you have for controlling them, and the ways you can contact us for additional details.

What are cookies?

Cookies are small pieces of data stored on your device by websites you visit. They serve various purposes, such as remembering login credentials and preferences and enhance your browsing experience.

Categories of cookies we use

Essential cookies (always active): These cookies are strictly necessary for the proper functioning of our website. Without these cookies, the website cannot operate correctly, and certain services, such as logging in or accessing secure areas, may not be available; because they are essential for the website’s operation, they cannot be disabled.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
csrftoken
XSRF protection token. We use this cookie to protect against cross-site request forgery attacks.
1st party
Stored
1 year
user_privacy
Your privacy choices. We use this cookie to save your privacy preferences.
1st party
Stored
6 months
_grecaptcha
We use reCAPTCHA to protect our forms against spam and abuse. reCAPTCHA sets a necessary cookie when executed for the purpose of providing its risk analysis. We use www.recaptcha.net instead of www.google.com in order to avoid unnecessary cookies from Google.
3rd party
Stored
6 months

Functional Cookies: These cookies enhance your browsing experience by enabling additional features and personalization, such as remembering your preferences and settings. While not strictly necessary for the website to function, they improve usability and convenience; these cookies are only placed if you provide your consent.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
preferred_language
Language settings. We use this cookie to remember your preferred language settings.
1st party
Stored
1 year
ON | OFF
sessionid
ESO Shop. We use this cookie to store your session information on the ESO Shop. This is just an identifier which is used on the server in order to allow you to purchase items in our shop.
1st party
Stored
2 weeks
ON | OFF

Analytics cookies: These cookies collect information about how visitors interact with our website, such as which pages are visited most often and how users navigate the site. This data helps us improve website performance, optimize content, and enhance the user experience; these cookies are only placed if you provide your consent. We use the following analytics cookies.

Matomo Cookies:

This website uses Matomo (formerly Piwik), an open source software which enables the statistical analysis of website visits. Matomo uses cookies (text files) which are saved on your computer and which allow us to analyze how you use our website. The website user information generated by the cookies will only be saved on the servers of our IT Department. We use this information to analyze www.eso.org visits and to prepare reports on website activities. These data will not be disclosed to third parties.

On behalf of ESO, Matomo will use this information for the purpose of evaluating your use of the website, compiling reports on website activity and providing other services relating to website activity and internet usage.

ON | OFF

Matomo cookies settings:

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
_pk_id
Stores a unique visitor ID.
1st party
Stored
13 months
_pk_ses
Session cookie temporarily stores data for the visit.
1st party
Stored
30 minutes
_pk_ref
Stores attribution information (the referrer that brought the visitor to the website).
1st party
Stored
6 months
_pk_testcookie
Temporary cookie to check if a visitor’s browser supports cookies (set in Internet Explorer only).
1st party
Stored
Temporary cookie that expires almost immediately after being set.

Additional Third-party cookies on ESO websites: some of our pages display content from external providers, e.g. YouTube.

Such third-party services are outside of ESO control and may, at any time, change their terms of service, use of cookies, etc.

YouTube: Some videos on the ESO website are embedded from ESO’s official YouTube channel. We have enabled YouTube’s privacy-enhanced mode, meaning that no cookies are set unless the user actively clicks on the video to play it. Additionally, in this mode, YouTube does not store any personally identifiable cookie data for embedded video playbacks. For more details, please refer to YouTube’s embedding videos information page.

Cookies can also be classified based on the following elements.

Regarding the domain, there are:

As for their duration, cookies can be:

How to manage cookies

Cookie settings: You can modify your cookie choices for the ESO webpages at any time by clicking on the link Cookie settings at the bottom of any page.

In your browser: If you wish to delete cookies or instruct your browser to delete or block cookies by default, please visit the help pages of your browser:

Please be aware that if you delete or decline cookies, certain functionalities of our website may be not be available and your browsing experience may be affected.

You can set most browsers to prevent any cookies being placed on your device, but you may then have to manually adjust some preferences every time you visit a site/page. And some services and functionalities may not work properly at all (e.g. profile logging-in, shop check out).

Updates to the ESO Cookies Policy

The ESO Cookies Policy may be subject to future updates, which will be made available on this page.

Additional information

For any queries related to cookies, please contact: pdprATesoDOTorg.

As ESO public webpages are managed by our Department of Communication, your questions will be dealt with the support of the said Department.