maanantai 17. elokuuta 2015

Oliko aurinkokunnassa viides jättiplaneetta?

Viides jättiplaneetta aurinkokunnassamme olisi teorian
mukaan poistunut tähtitenväliseen avaruuteen. Kuva NASA/JPL
.
Aurinkokunnassamme on neljä jättiplaneettaa [1] ja neljä pienikokoista kiviplaneettaa [2]. Näin ei kuitenkaan ole aina ollut, sillä aurinkokuntamme historiassa on tapahtunut merkittäviä rakenteellisia muutoksia, esimerkiksi maapallon kuun (Luna) syntyminen törmäyksen seurauksena.

Tutkijoiden näkemyksen mukaan on olemassa huomattavia vaikeuksia selittää koko aurinkokuntamme rakenne, sillä tietokonesimulaatiot eivät luontevasti synnytä nykyistä aurinkokuntaamme. Tutkijat ympäri maapallon ovat pyrkineet löytämään ratkaisua ongelmaan. Näiden tutkijoiden joukossa on myös tohtori David Nesvorny (Southwest Research Institute, Boulder, Colorado). Hän julkaisi vuonna 2011 tutkimuksen, joka perustui tuhansiin tietokonesimulaatioihin, jonka mukaan aurinkokunnassamme on ollut sen syntyvaiheiden aikana viides jättiplaneetta.

Uusimpien simulaatioiden [3] perusteella Nesvorny päättelee, että varhaisessa vaiheessa aurinkokuntamme historiassa viides jättiplaneetta olisi törmännyt [4] Neptunukseen, muuttanut sen rataa ja se itse olisi poistunut aurinkokunnastamme tähtienväliseen avaruuteen. Nesvornyn simulaatiomallin mukaan Kuiperin vyön kappaleet olisivat olleet hyvin tiukasti sidottuja Neptunukseen, mutta törmäyksen seurauksena ne olisivat siirtyneet nykyiselle paikalleen kauas Neptunuksen radan ulkopuolelle.

Nesvornyn ajatus saa tukea muilta tähtitieteilijöiltä, mm. tohtori J. J. Kavelaars (Dominion Astrophysical Observatory, Victoria, Brithish Columbia) kertoo Sciense lehdelle, että Nesvornyn malli selittää hyvin nykyisen aurinkokuntamme monista rakenteista.

Huomautukset

[1] Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus. Näitä planeettoja kutsutaan usein myös kaasuplaneetoiksi, mutta nimitys ei ole oikea. Tarkkaan ottaen planeettojen massasta vain murto-osa aineesta on kaasumaisessa olomuodossa ja suurin osa on nestettä. Lisäksi niiden ydin ajatellaan muodostuneet kivestä ja metalleista, joiden olomuodosta ei ole täyttä varmuutta. Lämpötilan puolesta ytimen aineen pitäisi olla sulassa tilassa mutta korkea paine voi pitää ytimen materian kiinteässä olomuodossa.

[2] Merkurius, Venus, Maa ja Mars. Pitäisikö näitä planeettoja kutsua kiinteiksi planeetoiksi, vai kivi-metalli- tai pelkästään metalliplaneetoiksi? Jälkimäinen nimitys olisi paikallaan ainakin Merkuriuksen osalta, sillä eräät tutkimukset ovat osoittaneet planeetan menettäneen suurimman osan kivimateriaalisesta pintakerroksestaan ja jäljelle jäänyt taivaankappale koostuu suurimmaksi osaksi metallista.

[3] Tutkimus julkaistiin elokuun 10. päivänä The Astronomical Journal -tiedejulkaisussa.

[4] Aikaisemmat tutkimukset ja tietokonesimulaatiot ovat osoittaneet, että kaikkien jättiplaneettojen radat ovat siirtyneet jonkin verran. Merkittävin muutos radoissa olisi tapahtunut Uranuksen ja Neptunuksen ratoihin, jotka olisivat vaihtaneet paikkaa keskenään. Törmäys ei välttämättä ole tarvinnut olla kirjaimellinen, vaan Neptunuksen radan muuttumiseen on riittänyt hyvin läheinen yksi tai useampi ohitus. Tällöin energiaa olisi siirtynyt ohittavalle planeetalle ja se olisi sinkoutunut pois aurinkokunnasta. Neptunus olisi energian menettämisen seurauksena siirtynyt sisemmälle radalle ja muiden jättiplaneettojen radat olisivat kokeneet merkittäviä muutoksia.

lauantai 1. elokuuta 2015

Eksoplaneetta takapihalla

Maata hieman suuremman eksoplaneetan radallaan pitävä
tähti HIP 114622 tai 
HD 219134  on merkitty punaisella
tunnuksella. Kuva Kari A. Kuure.
Eksoplaneettojen etsiminen jatkuu kiivaana vaikka Kepler-observatorio alkaa olla havaintonsa tehnyt. Tuorein löytö [1] tuo eksot aivan meidän takapihalle, sillä etäisyyttä HD 219134b:n  on vain 21 valovuotta. Planeetta kiertää tähteään Cassiopeian tähdistössä. 

Kaikkein lähin ekso on kuitenkin vain 14,8 valovuoden etäisyydellä, mutta sen massa on 11,8-kertaisesti maapallon massa, joten sen rakenne ja koostumus ovat arvoitus. Luultavasti se on lähinnä Neptunusta muistuttava planeetta.

HD 219134b on maapallon kaltainen kiviplaneetta, sillä sen massa on 4,5- ja koko 1,6-kertainen maapalloon verrattuna. Tiheydeltään se on vain hieman suurempi kuin maapallon keskitiheys eli noin 6 000 kg/m3.

Tähtiharrastajat voivat tehdä havaintoja eksosta, sillä se kiertää tähden noin kolmen vuorokauden kiertoajalla. Vaikka tähden rata onkin kallistunut näkösäteeseemme nähden, se kuitenkin kulkee kiertämänsä tähden editse ja peittää osan sen tähden säteilemästä valosta. Ylikulku näkyy siis tähden vähäisenä himmenemisenä. Himmenemisen voi tosin havaita vain sarjasta valokuvia ja tekemällä tarkat astrometriset mittaukset kuvista.

Tähti HD 219134 [2] on suhteellisen himmeä ja pieni tähti verrattuna Aurinkoon. Tähden spektriluokka on K3V mikä tarkoittaa sitä, että tähti on oranssinpunainen, massaltaan ja halkaisijaltaan noin 80 % Auringosta. Tähden luminositeetti on vain 28 % Auringon luminositeettiin verrattuna ja efektiivinen lämpötila 4710 K. 

Visuaalisesti näemme tähden 5,6m kirkkaudella, joten pimeässä paikassa se on mahdollista nähdä paljain silmin tai pienellä kiikarilla. Tähdellä on ikää noin 12,5 miljardia vuotta. Eksoplaneetoista kiinnostuneiden mieltä kiihottaa myös kolmen muun eksoplaneetan löytyminen samasta järjestelmästä. Ne ovat kuitenkin jonkin verran kauempana tähdestään kuin b-planeetta.

Huomautukset


[1] Löytö tehtiin italialaisella 3,58 m Galileo National kaukoputkella La Palmalla Kanariansaarilla käyttäen HARPS-North (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher for the Northern hemisphere) spektrometriä mittaamalla planeetan aiheuttamat heilahtelut tähden säteisnopeudessa.


[2] Tähti tunnetaan myös tunnuksilla HR 8832, HIP 114622, TYC 4006-01866-1, NSV 14458, TDSC 63405 ja WDS 23133+5710. Näistä viimeinen viittaa tähden koordinaatteihin taivaalla.