keskiviikko 24. heinäkuuta 2013

Komeetta ISON on kirkastumassa

Nasa kuvasi avaruuskaukoputki Hubblella ISON-komeetan.
Kuva Nasa.
Nasa valokuvasi c/2012 S1 (ISON) komeettaa kesäkuussa. Uudet kuvat osoittavat komeetan kirkastuneen suunnilleen odotusten mukaisesti. Eritoten komeetan avaruuteen ”vuotavan” hiilidioksidin ja pölyn määrä näyttävät lisääntyneen sen mukaan mitä lähemmäksi aurinkokunnan sisäosia komeetta lähestyy. 

Kuvaushetkellä kesäkuun 13. päivänä komeetta oli 3,35 au:n[1] etäisyydellä Auringosta.
Komeetan jäinen ydin näyttäisi olevan kutakuinkin 5 km halkaisijaltaan. Tämä on uusien komeettojen keskikastia, ehkä aavistuksen verran keskiarvoa suurempi. Kaikkein suurin tunnettu komeettaydin on Hale-Bopp:lla (C/1995 O1), joka arvioitiin noin 40–160 km kokoiseksi[2].

ISON-komeettan ytimen massaa on tässä vaiheessa hieman vaikea määrittää ilman oletuksia. Nasan arvio on melkoisen epävarma, alarajan ollessa 3,5 miljoonassa tonnissa ja ylärajan tuhatkertainen alarajaan nähden (3,5 miljardia tonnia). Koska komeetta on mitä ilmeisimmin ensimmäistä kertaa aurinkokunnan sisäosassa, sen keskitiheys on vielä täysi arvoitus.

Tiheyteen vaikuttavat vesijään lisäksi komeetan sisältämät helposti haihtuvat kaasut kuten hiilidioksidi, hiilimonoksidi (häkä), ammonium, natrium, vety ja sen yhdisteet (CH4), syaani (CN) ja luonnollisesti komeetan sisältämät kiinteässä olomuodossa olevat pölyt (SiO2, C jne.). Lisäksi komeetan ytimessä voi olla suuriakin aukkoja tai se voi olla hyvin huokoinen.

ISON-komeetan alkuperä, kuten kaikkien muidenkin komeettojen, on Oortin pilvessä [3] aurinkokunnan ulko-osassa. Komeetan lämpötila Oortin pilvessä ollessaan on hyvin lähellä absoluuttista nollapistettä, jolloin kaikki helposti haihtuvatkin aineet pysyvät kiinteässä olomuodossa kymmeniä miljardeja vuosia.

Ratkaiseva muutos tapahtuu vasta sitten, kun jonkin gravitaatiohäiriön (ohittava tähti, tai joku toinen komeettaydin) saa aikaan komeettaytimen radassa pienen muutoksen, jonka seurauksena se lähestyy lopulta aurinkokunnan sisäosia.

Mitä lähemmäksi Aurinkoa komeettaydin lähestyy sitä enemmän se absorboi itseensä lämpösäteilyä. Ytimen lämpötila kohoaa (suurimmaksi osaksi vain komeettaytimen pinnalta), jonka seurauksena ensimmäisenä herkästi haihtuvat kaasut haihtuvat ja jonkin verran kiinteää pölyä vapautuu. Komeetasta irronnut kaasu ja pöly jää komeettaytimen ympärille ja muodostaa eräänlaisen ilmakehän, ns. koman, ja lopulta kaasuja pölymäärän lisääntyessä myös pyrstön. Tämä tapahtuu yleensä planeettakunnan alueella, jossakin Saturnuksen tai Jupiterin ratojen tuntumassa.

Jos ja kun komeetan rata tuo sen yhä syvemmälle aurinkokunnan sisäosia, niin kaasujen haihtuminen ja pölyn vapautuminen voimistuu ja komeetta saa itselleen aina vain pitenevän pyrstön. Pölystä muodostunut pyrstö seuraa (tässä vaiheessa) suunnilleen komeetan rataa, mutta kaasupyrstö (yleensä ionisoituneita kaasuja) suuntautuu poispäin Auringosta aurinkotuulen vaikutuksesta. Aurinkoa lähestyttäessä molemmat pyrstöt suuntautuvat poispäin Auringosta, koska aurinkotuulen tiheys ja valon aiheuttama dynaaminen paine kasvavat. Suurimpien komeettojen pyrstöjen pituudet mitataan sadoissa miljoonissa kilometreissä.

ISON-komeetan radasta ja näkymisestä olen kirjoittanut aikaisemmin blogissani ”Hubble nappasi kuvan ISON-komeetasta”, joten en tällä kertaa palaa siihen teemaan.

Huomatukset

[1] Astronominen yksikkö (au ) on likipitäen maapallon keskietäisyys Auringosta. Nykyisin sitä ei kuitenkaan ole määritelty tällä tavalla, vaan sille on määrätty (IAU v. 2012) pituus, joka on 149 597 870 700 m. 

Maapallon keskietäisyyden määrittäminen on hieman ongelmallista, sillä Auringon sädettä ei tunneta aivan tarkasti. Lisäksi Aurinko menettää massaansa jonkin verran, jonka seurauksena maapallon keskietäisyys kasvaa ajan myötä. Määräämällä astronomisen yksikön pituus tietyksi metriluvuksi vältetään molempien epävarmuuksien aiheuttamat ongelmat.

[2] Etäisyys komeettaan Hale-Bopp oli lyhimmillään 1,315 au, joten ytimen kokoa oli vaikea määrittää ennen kuin perihelin jälkeen, jolloin komeetan kaasun haihtuminen ja pölyn muodostuminen olivat alentuneet sellaiselle tasolle, että itse jäisen ytimen valokuvaaminen oli mahdollista. Tällöin se oli jo niin etäällä, että koon tarkka määrittäminen ei enää onnistunut.


[3] Oortin pilvi on pallonmuotoinen kehä aurinkokunnan ympärillä, jonka sijoittuu 0,1–1 valovuoden etäisyydelle Auringosta. Pilvi muodostuu tuhansista miljardeista komeettaytimistä. Oortin pilvi kantaa keksijänsä alankomaalaisen Jan Oort (1900–1992) nimeä, joka päätyi tutkimuksiinsa nojautuen siihen, että aurinkokunnan ulko-osassa täytyy olla komeettaytimistä muodostunut pilvi. Hän julkaisi tutkimustuloksensa vuonna 1950. Suoranaisia havaintoja pilven olemassa olosta ei ole, vaan se voidaan päätellä komeettojen ratojen ja esiintymistiheyden perusteella.