perjantai 27. marraskuuta 2015

Phobos pirstoutuu muutamassa kymmenessä miljoonassa vuodessa

Phobos on kooltaan 26,8 × 22,4 × 18,4 km
ja se kiertää Marsia 9376 km
keskietäisyydellä. Phobosin pyörähdysaika
on lukkiutunut kiertoaikaan, joten se
kääntää aina saman puolen kohti Marsia.
Kuva NASA / JPL-Caltech / University of Arizona.
Mars-planeetalla on kaksi pientä kuuta: Phobos ja Deimos. Yhdysvaltalainen tähtitieteilijä Asaph Hall havaitsi molemmat kuut vuonna 1877. Etenkin Phobos on poikkeuksellinen kuu, sillä se kiertää nopeammin kuin mitä Mars pyörii itsensä ympäri. Phobosin kiertoaika on vain 7 h 39,2 minuuttia.

Nopeasta kiertoajasta syntyy ehkä hieman odottamaton ilmiö: Phobos menettää energiaansa vuorovesivoimasta johtua. Energian menetys näkyy siinä, että uusimman tutkimuksen [1] mukaan sen kiertorata vajoaa noin 2 metriä vuodessa. Radan vajoamisen seurauksena Phobos lähestyy Marsin Rochen rajaa[2], joka merkitsee viimeistään tässä vaiheessa pirstoutumista.

Tarkkaan ottaen pirstoutuminen riippuu kuun sisäisestä rakenteesta. Jos kuu on monoliitti (yhtenäinen kappale) koheesiovoimat jaksavat pitää Phoboksen koossa Rochen rajan sisäpuolelle asti. Jos Phobos on vain kasa soraa, pirstoutuminen alkaa jo ennen Rochen rajaa. Jotkut tutkijat näkevät jo nyt Phoboksessa selviä merkkejä pirstoutumisen alkamisesta vaikka Black ja Mittal laskevat pirstoutumisen tapahtuvan 20–40 miljoonan vuoden kuluttua.

Phoboksen pirstaloitumisen seurauksena Marsin kiertoradalle muodostuu kivistä ja pölystä koostuva rengas. Rakenteellisesti se poikkeaa esimerkiksi Saturnuksen renkaista, jotka ovat enimmäkseen vesijäätä.  Erilaisesta koostumuksesta johtuen Marsin renkaat eivät ole kovinkaan kirkkaat ja niiden näkeminen Maasta näkyvässä valossa on mitä todennäköisimmin lähes mahdotonta. Infrapunaisessa valossa rengas kuitenkin näkynee suhteellisen helposti, jos maapallolla silloin on teknisesti kehittynyt kulttuuri havaintoja tekemässä.

Huomautukset

[1] Tohtori Benjamin Black ja opiskelija Tushar Mittal (molemmat Department of Earth and Planetary Science, University of California, Berkeley, Berkeley, California 94720, USA) julkaisivat tutkimusselostuksen Nature Geoscience -tiedelehdessä 23.11.2015 ilmestyneessä numerossa otsikolla ”The demise of Phobos and development of a Martian ring system”.

[2] Rochen rajasta käytetään myös nimityksiä Rochen pinta tai Rochen säde. Rochen rajan läheisyydessä tapahtuva pirstoutuminen johtuu siitä, että planeetan aiheuttama vuorovesivoima lähestyvässä kappaleessa on voimakkaampi kuin kappaletta koossa pitävä gravitaatio ja koheesiovoimat yhteensä. 

Matemaattisesti Rochen raja on suoraan verrannollinen planeetan säteeseen ja planeetan ja lähestyvän kappaleen tiheyksien suhteen kuutiojuureen



  tai






jossa

d = Rochen raja
RM = planeetan säde
rM = planeetan tiheys
rm = lähestyvän kappaleen tiheys.
MM = planeetan massa
Mm = lähestyvän kappaleen massa.

Maapallolla lähestyvälle komeetalle Rochen raja sijaitsee noin 17 887 km etäisyydellä eli noin 2,8×maapallon säteen etäisyydellä. Kuulle raja on noin 9 492 km eli 1,49× maapalon säteen etäisyydellä.

Phoboksen nykyinen etäisyys on noin 1,7× Rochen raja Marsille. Aurinkokunnassamme on muitakin hieman vastaavassa tilanteessa olevia kuita kuten Uranuksen Cordelia (1,54×), Neptunuksen Nada (1,39×) ja Thalassa (1,45×).


torstai 19. marraskuuta 2015

Havaintovinkki: Kuun terminaattori


Joitakin artikkelissa käsiteltyjä kraattereita on merkitty
kuvaan. Kuva © Kari A. Kuure.
Kuun vaiheet ovat jokaiselle tuttuja. Tänään (19.11.2015) on puolikuu ja valon ja varjon raja kulkee Kuun keskikohdalla. Alueella on useita hienoja kohteita, joiden katseleminen ja havainnointi on hyvin antoisaa jopa hyvin elämyksellistä puuhastelua. Juuri tänään tai aivan lähipäivinä pitäisikin sään mahdollistaessa kaivaa kaukoputket pölyisistä komeroista ja suunnata ne kohti Kuuta.

Oheinen kuva on otettu juuri kasvavan puolikuun aikaan (20.10.2015). Joitakin kraattereita olen kuvaan nimennyt, mutta lukija voi etsiä käsiinsä tarkan Kuun kartan ja pyrkiä selvittämään muiden kraattereiden nimet ja niiden tärkeimmät ominaisuudet.

Useimmat Kuun kraatterit ja muut pinnanmuodot ovat italialaisen jesuiitan ja  tähtitieteilijän Giovanni Battista Riccioli’n (1598–1671)nimeämiä. Riggioli työskenteli yhdessä Francesco Maria Grimaldin kanssa ja he tekivät erityisesti Kuuhun liittyviä tutkimuksia. Muita havaintokohteita heillä oli Saturnus ja Riccioli havaitsi Mizarin olevan kaksoistähti.

Seuraavassa on esitelty lyhyesti muutamia Kuun keskiosassa olevia kraattereita:

Sinus Medii

Syntyi 3,85–3,2 miljardia vuotta sitten Imbrian kaudella[1]. Meri on kooltaan 350×350 km ja pinta-ala on noin 52 000 km2.

Flammarion

Syntyi Esi-Nektaarisella kaudella 4,55–3,92 miljardia vuotta sitten. Tyypiltään se on vallitasanko ja halkaisijaltaan noin 75 km. Nimetty ranskalaissyntyisen tähtitieteiljän Camille Flammarionin (1842–1925) mukaan.

Herschel

Syntyi Eratosteniaanisella kaudella 3,2–1,1 miljardia vuotta sitten. Kraatteri on halkaisijaltaan 41 km. Sen erittäin korkeat reunavuoret kohoavat 3770 metrin korkeuteen keskipinnasta. Nimetty englantilaisen tähtitieteilijän William Herschellin (1738–1822) mukaan, joka löysi mm. Uranuksen.

Ptolemaeus

Vallitasanko joka syntyi Esi-Nektariaanisella kaudella 4,55–3,92 miljardia vuotta sitten. Kraatterin halkaisija on 154 km. Kraatterin sisällä on nähtävissä useita pienempiä ja jopa osittain hävinneitä kraattereita. Nimetty Klaudios Ptolemaios’in (100–178) mukaan, joka oli kreikkalainen astronomi ja matemaatikko. Hänen tunnetuimpiin töihinsä kuului kolmetoistaosainen Almagest, johon oli koottu koko sen ajan tähtitieteellinen ja matemaattinen tietämys.

Alphonsus

Kraatteri, jonka halkaisija on 118 km. Syntyi Nektariaanisella kaudella 3,92–3,85 miljardia vuotta sitten. Kraatterissa on havaittu anomaalisia ilmiöitä, jotka on määritetty kaasupurkauksiksi. Nimetty Kastilian ja Leónin kuninkaan Alphonse le Sagen’n (1221–1284)mukaan. Alphonse teetätti nimeään kantavat planeettataulukot, jotka olivat käytössä korpenikaaniseen tieteen vallankumoukseen asti.

Arzachel

Kraatteri, jonka halkaisija on 98 km. Syntyi Ala-imbriaanisella kaudella 3,85–3,8 miljardia vuotta sitten. Kraatterilla on erittäin voimakkaasti terassoituneet[2] ja korkeat reunavallit. Keskusvuori on noin 1500 metriä korkea. Kraatteri on nimetty arabialaisen tähtitieteilijän Al Zarali’n (1029–1100) mukaan.

Thebit

Kraateri, jonka halkaisija on 58 km. Syntyi Ylä-Imbriaanisella kaudella 3,8–3,2 miljardia vuotta sitten. Reunavallit terassoituneet ja pohjalla on nähtävissä mäkiä ja suoria kuruja. Nimetty persialaisen tähtitieteilijän Thebit ben Korra’n (826–901) mukaan. Korra käänsi Prolemaeusin Almagets teoksen arabiaksi.

Purbac

Vallitasanko, jonka halkaisija on 118 km. Syntyi Esi-Nektaarisella kaudella 4,55–3,92 miljardia vuotta sitten. Reunavalit ovat erittäin jyrkkiä ja tasangolla on useita pieniä kraattereita ja mäkiä. Nimetty itävaltalaisen tähtiteteilijän Georg von Peuerbach’in (1423–1461) mukaan.

Regiomontanus

Vallitasanko jonka koko on 126×110 km. Syntyi Esi-Nektariaanisella kaudella 4,55–3,92 miljardia vuotta sitten. Keskusvuoren huipulla on pieni, halkaisijaltaan 6 km, kraatteri Regiomantanus A. Tasangolla on pieniä kraattereita ja mäkiä. Länsireunan valli on romahtanut ja itäreunan valli on jyrkkä ja korkea. Nimetty saksalaisen tähtitieteilijän Johannes Müller’in (1436–1476)käyttämän nimen Regiomontanus mukaan.

Walther

Vallitasanko, jonka halkaisija on 141 km. Syntyi Nektaarisella kaudella 3,92–3,85 miljardia vuotta sitten.  Kraatterin pohjalla on useita pienempiä kraattereita. Reunavalli on korkea mutta terassoitunut. Nimetty saksalaisen tähtitieteilijän Bernard Walter’in (1430–1504) mukaan.

Huomautukset

Kuun geologiset maailmankaudet. Kuva Wikimedia commons.

[1] Kuun maailmankaudet ovat: Esi-Nektaarinen (4,533–3,92 miljardia vuotta sitten ), Nektaarinen (3,92–3,85 miljardia vuotta sitten ), Imbriaaninen (3,85–3,8 miljardia ja 3,8–3,2 miljardia vuotta sitten), Eratostiaaninen (3,2–1,1 miljardia vuotta sitten) ja Kopernikaaninen (1,1 miljardia vuotta – nykypäivään ). Imbriaanin kausi jaetaan Varhais-Imbriaaniseen ja Myöhäis-Imbriaaniseen kauteen, joista kausista käytetään myös nimityksiä Ala- ja Ylä-Imbriaaniset kaudet.


[2] Terassoituminen tarkoittaa kraatterin reunavallin sisäreunan useampaa perättäistä romahtamista, jolloin lopputuloksena on porrasmainen rakenne.

lauantai 7. marraskuuta 2015

Havaintovinkki: Tauridien meteoriparvi

 Kirkas tauridi tulipallokamerassa. Kuva NASA All Sky Fireball
Network station in Tullahoma, Tennessee in 2014.
Taurideinen meteoriparvi on kaksiosainen: eteläiset ja pohjoiset tauridit. Eteläisesiä taurideita näkyy 10.9.–20.11. välisenä aikana ja maksimi on lokakuun 10 päivänä. Pohjoiset tauridit näkyvät 20.10.–10.12. välisenä aikana ja maksimi on 12./13. päivien välisenä yönä.

Pohjoiset tauridit eivät ole kovinkaan runsaita, odotettavissa oleva ZHR-luku liikkuu siinä viiden tietämillä. Se ei ole kovinkaan paljoa verrattuna esimerkiksi elokuussa näkyviin perseideihin, joiden ZHR-luku on noin 120. Sen minkä tauridit määrässä menettävät ne voittavat sen näyttävyydessä. Parvessa on usein nähty erittäin kirkkaita tulipalloja. Kuinka on tänä vuonna, jää nähtäväksi!

Tauridit syntyvät meteorivirrasta, jonka komeetta 2P/Encke on jättänyt radalleen. Virta on kaksiosainen ja tästä syystä myös meteoriparvi on kaksiosainen. Parvien radiantit ovat taivaalla Härän tähdistössä: pohjoisen meteoriparven heti Seulasten eteläpuolella ja eteläisen parven 5 Tau -tähden läheisyydessä sen länsipuolella. Tänä vuonna Kuu ei häiritse havaintojen tekemistä, sillä on uudenkuun aika.

Pohjoisen tauridien vähäisen määrän vuoksi visualihavaitseminen lienee turhaa touhua. Sen sijaan valokuvaamalla voi onnistua vangitsemaan näkymän kirkkaasta tulipallosta digitaaliseen muistiavaruuteen. Järjestelmäkamera on soveltuvin tehtävään ja varsinkin, jos sen voi varustaa mahdollisimman lyhytpolttovälisellä ja valovoimaisella objektiivilla. Lisäksi tarvitset jalustan ja sekvenssilaukaisimen, jolla valotus toimii tuntikausia automaattisesti.

Tauridien meteoriparvien radiantit sijaisevat Härän tähdistössä.
Kuva Kari A. Kuure.
Valotusaika on etsittävä kokeilemalla ja kameran herkkyys asetetaan suhteellisen suureksi, mutta ei kuitenkaan niin suureksi, että kohinan näkyminen kuvissa voimistuisi. Ehkä tavoiteltava valotusaika on luokkaa 30–60 sekuntia, jolloin yön aikana saadaan parisen tuhatta kuvaa. Kuvamäärä sopii vielä yhdelle muistikortille, jos tallennusformaattina käyttää jpg:tä. Raw-kuvien tallentamiseen täytyy varata muistikortti, jonka tallennuskapasiteetti on vähintään 32 Gb. Pienempien korttien käyttäjä joutuu vaihtamaan kortin sen täytyttyä. Tee jonkinlainen laskelma, milloin vaihto on syytä tehdä!

Suuntaa kamera pimeän taivaan suuntaan, ilman suunnalla ei niinkään ole väliä. Suomessa parven radiantti on sen verran korkealla pohjoisella taivaalla, että se kohoaa horisontista jo iltapäivällä. Näin ollen havaintoja voi aloittaa heti pimeän laskeuduttua ja jatkaa aina aamuhämärään.

Jos kameraan on saatavissa verkkolaite, käytä sitä, sillä pienikin pakkanen alentaa akkujen varauskykyä ja kamera hyytyy tunnissa. Toinen, lähes välttämätön lisälaite on objektiivin lämmitin. Taivasta kohti suunnattu objektiivin lämpötila laskee nopeasti kastepisteen alle, jolloin seurauksena on linssin pinnan huurtuminen ja kuvan sumuuntuminen. 

Jos varsinaista huurtumisestolämmitintä et ehdi hankkia, voit yrittää estää huurtumista hiustenkuivaajalla. Tosin nekään eivät ole suunniteltu tuntien käyttöön, mutta hätätilassa sellaisen voinee uhrata tieteen nimissä. Älä kuitenkaan laita puhallinta aivan kameraan kiinni, jotta sen muoviosat ja linssin suojakalvot eivät vahingoittuisi.


torstai 5. marraskuuta 2015

Plasmapilvi tulossa kohti

CME-purkaus Auringossa 4.11.
Eilen (4.11.2015) kello 15.52 Suomen aikaa Auringosta tapahtui koronamassapurkaus, joka kehitti maapallon suuntaan lähteneen plasmapilven. Koronamassapurkaus tapahtui lähellä auringonpilkkuryhmää 2443, josta syystä alueen tuntumasta lähtenyt plasmapilvi törmää heikentyneenä suoraan maapallon magneettikenttään. Törmäyksen odotetaan tapahtuvan myöhään lauantaina (7.11.) tai varhain seuraavana aamuna.

Plasmapilven törmäyksen arvioidaan aiheuttavan G1-luokan magneettisen myrskyn, joka käytännössä tarkoittaa revontulien näkymismahdollisuuksien paranemista 60° -leveyspiirin pohjoispuolella. Revontulia näkyy todennäköisesti varhain sunnuntaiaamuna ja mahdollisesti vielä sunnuntain ja maanantain välisenä yönä.

Tähän M3,7 (R1)-luokan pienehköön flare-purkaukseen näyttää liittyvän Ruotsissa koettu lyhytaikainen siviililentotutkien häiriö. Näin ainakin ruotsalaiset ilmailulaitoksen virkamiehet väittävät. Mitään havaintoja esimerkiksi Ruotsin ilmavoimien tutkissa ei kuitenkaan esiintynyt, samoin kuin suomalaisetkaan ilmailuviranomaiset eivät raportoineet mitään häiriöitä tutkissa.  Myös magnetometrimittaukset eivät esimerkiksi Nurmijärven mittausasemalla osoita minkäänlaisia häiriöitä.

CME-pilven aiheuttanut M3,7-luokan
flare-purkaus.
Yleisesti Auringossa tapahtuviin flare-purkauksiin saattaa liittyä jonkinasteisia ionosfäärissä tapahtuvia muutoksia lähinnä sen vuoksi, että flare-purkaukset aiheuttavat röntgensäteilyn hetkellistä voimistumista. Röntgensäteily osuessaan ionosfäärissä oleviin atomeihin ja molekyyleihin aiheuttaa ionisaation voimistumista ja vaikuttaa tällä tavoin esimerkiksi VFH-radioliikenteeseen.

Erittäin voimakkaat X-luokan flaret voivat estää radioliikenteen VHF-alueella tunteja tai jopa vuorokausien ajan. X-luokan purkaukset ovat kuitenkin 10–100 kertaa voimakkaampia kuin M-luokan purkaukset. M3,7-luokan flare on sen verran heikko, että kovin suuria muutoksia ei ionosfäärissä tapahdu ja missään tapauksessa se ei vaikuta lennonvalvontatutkiin.

tiistai 3. marraskuuta 2015

Asteroidin 2015 TB145 ohitus oli lähin yli 500 vuoteen

Kuva-animaatio: NAIC-Arecibo/NSF.
Suomessa asteroidi 2015 TB145 Maan ohitus peittyi täysin pilveen. Ursan taivaanvahtiin ei tullut havaintoilmoituksia lainkaan. Tämä on ikävää, sillä ohitus tälle asteroidille oli lähin satoihin vuosiin. Nasan ratalaskelmien mukaan, joka kattaa vuodet 1920 ja 2186 välillä, seuraavaksi lähin ohitus tapahtuu vuonna 2088, jolloin marraskuun 1.päivänä asteroidin ja Maan välinen etäisyys on 8,7 miljoonaa kilometriä.

Asteroidi 2015 TB145 oli hieman suurempi kuin ennakkoon odotettiin, vaikkakin virherajojen sisällä. Ohilennon aikana tehtyjen tutkamittausten perusteella asteroidilla on kokoa noin 600 metriä ja muodoltaan se on hieman venähtänyt pallo. Tutkamittauksia tehtiin käyttämällä Goldstonen ja Green Bankin radioteleskooppeja. Tutkamittausten erotuskyky oli parhaimmillaan vain 2 metrin luokkaa.

Asteroidi pyörähtää itsensä ympäri noin kerran viidessä tunnissa, mikä on suhteellisen nopea tämän kokoiselle asteroidille. Pyörimisnopeus on sen verran suuri, että asteroidin täytyy olla monoliittinen kappale, sillä erilliset, vain gravitaation sitomat osat sinkoutuisivat omille teilleen.

Asteroidi kuuluu Apollo-asteroideihin, eli se ylittää Maan radan jokaisen kierroksensa aikana. Eikä vain Maan, vaan myös kaikkien muiden sisäplaneettojen radat Merkuriuksesta Marsiin tulevat tämän asteroidin ylittämiksi. Radan lähin piste (periheli) on 0,295 au:n ja etäisin piste (apheli) 3,9 au:n etäisyydellä Auringosta. Yhteen kierrokseen kuluu hieman yli 3 vuotta. Asteroidin noin 40 asteen inklinaatio ei vie sitä kovinkaan lähelle muita kuin Maata. Suuresta inklinaatiosta johtuen asteroidia ei ollut havaittu aikaisemmin.

Asteroidin Maanradan ylitys tapahtuu aina näin loka-marraskuun vaihteessa. Tästä syystä asteroidi on saanut useita lempinimiä kuten ”Great Pumpkin” (”Suuri kurpitsa” Jaska Jokunen Halloween-animaation  ”It's the Great Pumpkin, Charlie Brown” mukaan), ”Spooky” (”Karmaiseva”), ”Halloween asteroid” (”Halloween asteroidi”) ja ”Skull Asteroid” (”Pääkallo asteroidi”). Pääkallo asteroidin nimitys johtuu lähinnä asteroidista tehdyn tutkamittauksen paljastettua sen pinnalta pari suurehkoa kraatteria, jotka antavat asteroidille hieman pääkalloa muistuttavan ulkonäön.


Mielenkiintoinen yksityiskohta on asteroidin komeettamaisuus (suuri inklinaatio). Se on mitä ilmeisimmin haihduttanut kaikki jäät lukuisien Auringonkierrosten aikana. Komeettojen tiedetään jättävän radalleen kiertäviä pöly- ja isompienkin kappaleiden vanoja joista syntyvät Maassa nähtävät meteorisateet. Tiettävästi tämä asteroidi ei kuitenkaan ole meteoriparvea synnyttänyt sillä sen radiantti sijaitsisi Eridanuksen (Virta) tähdistön pohjoisosassa. Valvontakamerat eivät ole tallentaneet vuosina 2013 tai 2014 tällaista parvea.