Pieni asteroidi pääsi yllättämään

Perjantaina 13. marraskuuta kello 19.20 Suomen aikaa tapahtui pienen asteroidin lähiohitus Tyynellä merellä lähellä Pitcairn saarta. Tapahtuma kuitenkin huomattiin vasta 15 tuntia myöhemmin Mauna Loan huipulla olevalla Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) valokuvauskameralla. Asteroidi oli ennestään tuntematon syystä, että sen rata sijoittui lähes kokonaan maapallon radan sisäpuolelle ja oli siten erittäin vaikeasti havaittavissa.

Asteroidi sai luettelotunnuksen 2020 VT4 ja sen kooksi arvioitiin 5 – 10 metriä. Ohitusetäisyys oli vain noin 400 km. Ennen ohitusta asteroidi oli 549 vuorokauden kiertoradalla Auringon ympäri ja radan inklinaatio oli noin 13°. Ohitus muutti asteroidin rataa niin, että sen periheli siirtyi Venuksen radan sisäpuolelle ja asteroidin luokitus muuttui NEO Apollo -asteroidista Aten-asteroidiksi. Inklinaatioksi tuli 10,2°.

2020 VT4 tulee seuraavan kerran maapallon lähelle 13. 11 vuonna 2052, jolloin ohitusetäisyys on noin 0,02 au eli noin 3 miljoona kilometriä.

Asteroidin 2020VT4 rata maapallon lähellä. Kuva Tony Dunn.

Mitä olisi tapahtunut, jos asteroidi olisi tullut maapallon ilmakehään? Tuskin juuri mitään muuta kuin hieno ilotulitus. Jos asteroidi olisi vain hipaissut ilmakehän ulko-osia, se olisi jatkanut matkaansa Auringon kiertoradalla. 

Hieman jyrkemmässä kulmassa tai hieman syvemmälle ilmakehään tullessa se olisi aiheuttanut suunnilleen samanlaisen hienon näytelmän kuin mitä koettiin vuonna 2013 Tšeljabinskissa. 

Vielä jyrkemmässä kulmassa saapuessaan asteroidi olisi pirstoutunut lukuisiksi pienemmiksi kappaleiksi, joista suurimmat varmasti olisivat päätyneet, tässä tapauksessa Tyyneen mereen. Maa-alueella tietysti pinnalle olisi satanut muutamia tuhansia pieni kivenkappaleita.

 

Crew-1 -lento telakoitui avaruusasemalle

SpaceX-yhtiön Dragon-avaruusalus laukaistiin kohti Kansainvälistä avaruusasemaa varhain maanantaiaamuna Suomen aikaa. Kantorakettina oli yhtiön kehittämä Falcon 9 -kantoraketti ja Crew-1 -lennolla miehistönä oli NASAn astronautit Mike Hopkins, Victor Glover, Shannon Walker ja JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) astronautti Soichi Noguchi.

Falcon 9 kantoraketin laukaisu Crew-1-lennolle. Kuva NASA/Joel Kowsky.

Vain hieman yli vuorokauden kestänyt lähestyminen johti Gragon-miehistömoduulin telakoitumiseen Kansainväliseen avaruusasemalle tänä aamuna noin kello 6.03. Lento oli sujunut suunnitelmien mukaan ja telakoituminen onnistui myös kuin oppikirjassa.

Astronauttien on tarkoitus työskennellä Kansainvälisellä avaruusasemalla seuraavat kuusi kuukautta. ISS:lä työskentelee jo entuudestaan Expedition 64 miehistö: lentokoneinsinööri Kate Rubins sekä Roscosmosin aseman komentajan Sergey Ryzhikov ja lentokoneinsinööri Sergey Kud-Sverchkov.

Miehistö palaa Maahan työskentelyn jälkeen tällä samalla Dragon-aluksella. Se on mahdollista, koska alus pysyy toimintakuntoisena ainakin 210 vuorokautta, toisin kuin esimerkiksi Venäjä Sojuz-kapselit, joiden täytyy palata viimeistään kuuden kuukauden kuluttua lähdöstä.

Dragon-miehistöalus lennolla Crew-1 on lähestymässä Kansainvälistä avaruusasemaa. Kuva NASA-TV.

NASAn Commersial Crew -ohjelma

NASA: n Commercial Crew -ohjelma on työskennellyt useiden amerikkalaisten ilmailu- ja avaruusteollisuusyritysten kanssa helpottaakseen Yhdysvaltain miehitettyjen avaruuslentojärjestelmien kehittämissä vuodesta 2010. Tavoitteena on saada turvallinen, luotettava ja kustannustehokas pääsy (ja paluu) kansainväliselle avaruusasemalle.

NASA valitsi Boeingin ja SpaceX:n syyskuussa 2014 kuljettamaan miehistöjä kansainväliselle avaruusasemalle Yhdysvalloista. Nämä integroidut avaruusalukset, raketit ja niihin liittyvät järjestelmät kuljettavat jopa neljä astronauttia NASA: n tehtäviin ja ylläpitävät seitsemän avaruusaseman miehistöä maksimoidakseen kiertävän laboratorion tieteelliseen tutkimukseen käytetyn ajan.

Space X -yhtiö on aikaisemmin tehnyt yhden miehittämättömän ja yhden miehitetyn lennon Kansainväliselle avaruusasemalle. Nyt alkanut Crew-1 -lento on ensimmäinen varsinainen kaupallinen lento avaruusasemalle.

Boeing-yhtiö Starliner on jonkin verran myöhässä kehitysohjelmassaan. Sen ensimmäistä miehitettyä koelentoa vielä odotetaan tapahtuvaksi ensi kesäkuussa. Silloin lennon miehistönä ovat NASAn astronautit Sunita Williams, Josh Cassada ja Jeanette Epps. Ensimmäinen kapallisen ohjelman lento Staliner-1 tehtäneen ensivuoden joulukuussa, jolloin miehistönä tulevat olemaan Boeingin astronautti Chris Ferguson ja NASA: n astronautit Mike Fincke ja Nicole Mann.

Miehitetty SpcaeX Dragon alus on lähdössä ISS:lle

SpaceX-yhtiön rakentama Dragon avaruusalus laukaistaan kohti Kansainvälistä avaruusasemaa (ISS) varhain maanantaiaamuna Suomen aikaa. Aluksen tehtävänä on suorittaa miehistön vaihto avaruusasemalle.

NASA: n astronautit Shannon Walker, vasen, Victor Glover, Mike Hopkins ja Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), astronautti Soichi Noguchi, oikeassa, yllään SpaceX-avaruuspuvut. Kuva NASA / Joel Kowsky.

Crew-1 lennolla avaruusasemalle viedään neljän hengen miehistön: komentaja Michael Hopkins, lentäjä Victor Glover ja hyötykuoma-asiantuntijat Shanon Walker ja japanilaisen Soichi Nogushi (JAXA). He tulevat työskentelemään asemalla seuraavat kuusi kuukautta.

Lähtö on aikataulutettu tapahtuvaksi sunnuntaina kello 19.27 itärannikon aikaa (EST) eli kello 02.27 Suomen aikaa maanantai aamuna. Alkuperäisen aikataulun mukaan lähdön piti tapahtua vuorokautta aikaisemmin, mutta sääolojen vuoksi sitä jouduttiin siirtämään. Lähdön viivästymisellä pyrittiin siihen, että laukaisussa käytettävät kiihdytinraketit voidaan saada varmemmin palautettua ja uudelleen käytettäväksi. Kiihdytinrakettien pitäisi laskeutua omatoimisesti laskeutumislautalle noin yhdeksän minuutin kuluttua lähdöstä.

Dragon-aluksen on tarkoitus telakoitua Kansainväliselle avaruusasemalle hieman yli vuorokauden kuluttua lähdöstä. Ajankohdaksi on määrätty kello 23 Itärannikon aikaa, joka on noin kello 6 tiistaiaamuna Suomen aikaa.

NASA tv lähettää ohjelmaa niin laukaisusta kuin telakoinnistakin koko tapahtuman ajan. Ohjelmassa on tietysti kuvaa laukaisusta mutta myös eri tahojen valmisteltuja puheenvuoroja. Telakoinnin jälkeen NASA TV lähettää kuvaa perinteisestä tervetuloa-tilaisuudesta. Lähes sama ohjelma tulee myös NASA TV mediakanavalla mutta siinä ei ole selostusta, joten yleensä oikea kanavavalinta on yleisölle tarkoitettu public-kanava. NASA TVn kanavat löytyvä myös Youtubesta.

 

Magnetari synnytti nopean radiopurkauksen (FRB)

Nature -tiedelehdessä on julkaistu kolme tutkimusta Linnunradassa havaitusta nopeasta radiopurkauksesta, jotka tunnetaan paremmin lyhenteellä FRB (Fast Radio Burst). Purkaus havaittiin huhtikuun 28 päivänä tänä vuonna ja se sai tunnuksekseen FRB200428. Julkaistuissa artikkeleissa vahvistettiin aikaisempi näkemys^[1], jonka mukaan radiopurkaukset syntyvät nimenomaan magnetareissa tapahtuvissa flare-purkauksissa.

Taiteilijan näkemys radiopurskeen emittoivasta magnetarista. Kuva Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF.

Huhtikuussa tapahtunut purkaus pystyi myös tunnistamaan purkauksen lähteen ja se osoittautui aikaisemman käsityksen mukaisesti magnetariksi, jonka luettelotunnus on SGR 1935 + 2154. Aikaisemmin huolimatta vahvoista viitteistä purkauksen aiheuttajasta, oli olemassa pieni epäilys purkauksen aiheuttajista.

Havaintoja purkauksesta tehtiin usealla eri menetelmällä. Yhdysvalloissa tutkijan Christopher Bochenek johtama tutkimusryhmä teki havainnot Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2 (STARE2) -laitteistolla ja he raportoivat tutkimusta artikkelissa A fast radio burst associated with a Galactic magnetar [2]. Tässä tutkimuksessa osoitettiin magnetarin sijainti Linnunradassa. Bochenek arvioi, että purkaus oli sen verran voimakas, että tavallisella kännykällä se olisi voitu havaita, jos siinä olisi ollut havaitsemiseen soveltuva ohjelmisto!

Toinen tutkimusryhmä käytti Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) FRB projektin laitteistoa. Tutkimusryhmä julkaisi artikkelin nimellä A bright millisecond-duration radio burst from a Galactic magnetar^[3] .

Kolmas tutkimusryhmä on kiinalainen ja se käytti extremely sensitive Five Hundred Meter Aperture Spherical Telescope (FAST) -radioteleskooppia havintoihin. Tutkiumus otsikoitiin No pulsed radio emission during a bursting phase of a Galactic magnetar^[4].

Näiden tutkimusten valossa magnetarin flaret ovat nopeiden radiopurkausten synnyttäjiä. Flaren aiheuttama shokkiaalto törmää tähteä ympäröivään väliaineeseen ja voimakkaat magneettikentät saavat hyvin nopeat elektronit ja protonit kiertoliikkeeseen ja siten säteilemään radiotaajuuksilla. Lisäksi shokkiaalto lämmittää plasmaa useiden miljoonien asteiden lämpötilaan, jolloin syntyy röntgensäteilyä ja pehmeää gammasäteilyä. Tapahtumaketjun aikana syntyy myös neutriinopurskeita.

 

Huomautukset

[1] Avaruusmagasiinissa on uutisoitu aiheesta aikaisemmin kahdessa artikkelissa:

http://avaruusmagasiini.blogspot.com/2020/05/nopeat-radiopurkaukset-magnetareista.html

http://avaruusmagasiini.blogspot.com/2017/01/tutkijat-loysivat-radiopurskeiden.html

[2] https://www.nature.com/articles/s41586-020-2872-x (maksumuurin takana) ja laaja pdf-formaattissa oleva artikkeli on osoitteessa https://arxiv.org/pdf/2005.10828.pdf.

[3] https://www.nature.com/articles/s41586-020-2863-y (maksumuuri) ja laaja pdf-formaatin raportti on osoitteessa https://arxiv.org/pdf/2005.10324.pdf.

[4] https://www.nature.com/articles/s41586-020-2839-y (maksumuuri) ja tämäkin tutkimusselostus löytyy arxiv-palvelusta mutta toisella nimellä Stringent upper limits on pulsed radio emission during an active bursting phase of the Galactic magnetar SGRJ1935+2154 https://arxiv.org/pdf/2005.11479.pdf.

Maan kokoinen vaeltava planeetta havaittu

Aurinkokunnan ja muidenkin planeettoja sisältävien tähtijärjestelmien synty tuottaa myös tähtien väliseen avaruuteen vaeltavia planeettoja. Ne eivät siis kierrä mitään erityistä tähteä ja koska ne eivät itse tuota valoa, niiden havaitseminen on hyvin vaikeaa.

Havainnekuva vaeltavasta planeetasta. Kuva NASA/ JPL-Caltech/ R. Hurt (Caltech-IPAC).

Tutkijat ovat kuitenkin keksineet keinon miten tällaisistakin planeetoista saadaan havaintoja, vaikkakin hyvin suppeasti. Kyseinen menetelmä on nimeltään mikrolinssi, siis gravitaatiolinssin vähäisempi muoto. Kun planeetta kulkee jonkin tähden editse, se kirkastaa tähden valoa enintään muutamiksi tunneiksi. Jos tarkasteltavana olisi vain yksi tähti, kuluisi varmaankin miljoonia vuosia ennen kuin joku satunnainen ohikulkeva planeetta kirkastaisi sen valoa hetkeksi. Jotta tutkijat eivät joutuisi odottelemaan näin pitkään, havaitsemalla miljoonia tai kymmeniä miljoonia tähtiä samanaikaisesti, jolloin mikrolinssin aiheuttama kirkastuminen voidaan havaita aivan kohtuullisessa ajassa.

Havainnot isojen vaeltavien planeettojen osalta voivat olla hieman helpompia kuin pienten planeettojen aiheuttamat kirkastumiset. Tutkijat arvioivatkin, että havaitut kirkastumiset ovat suurimmaksi osaksi 2 – 40 Jupiterin massaisten planeettojen aiheuttamia. Tarkkaan ottaen yli 13 Jupiterin massaiset kappaleet ovat ruskeita kääpiötähtiä, mutta ne ovat yhtä vaikeita havaittavia kuin varsinaiset planeetat.

Tutkijat^[1] ovat käyttäneet Varsovan yliopiston Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) -laitteistoa ja havainneet Linnunradan keskialueen suunnassa tähtien kirkastumisia. He ovat jo löytäneet ainakin 17 eksoplaneettaa vuodesta 1992 lähtien. Kesäkuussa 2016 tutkijat havaitsivat lyhyen, vain 41,5 minuuttia kestäneen kirkastumisen (OGLE-2016-BLG-1928) noin 27 000 valovuoden etäisyydellä Linnunradan keskustasta.

Tutkijat pystyivät osoittamaan, että mikrolinssin^[2] aiheuttanut kohde ei ollut ainakaan 8 au lähempänä kirkastunutta tähteä. Tutkijat pitävät todennäköisenä sitä, että kirkastumisen aiheutti hyvin pieni vaeltava planeetta, jonka massa on suunnilleen sama kuin maapallolla. Planeetan massaa on mahdotonta määritellä tarkasti mutta kirkastumisen kesto antaa ainakin jonkinlaisen ylärajan, tässä tapauksessa se on noin 1,5× maapallon massa.

Kuinka paljon vaeltavia planeettoja on olemassa omassa Linnunradassamme? Vastausta on vaikea antaa mutta tutkijoiden valistunut arvaus on miljardeissa, mahdollisesti jopa yhtä paljon kuin on tähtiä. Suurin osa näistä vaeltajista on tietysti hyvin pieniä ja ne jäävät havaittavuusrajan alapuolelle mutta, kuten puolalaistutkimus osoittaa, vähintään maapallon massaisia on mahdollista havaita.

Nasan Nancy Grace Roman Space Telescope^[3], joka laukaistaan vuonna 2025, tulee olemaan paljon herkempi havaintolaite kuin puolalaisten kolmekymmentä vuotta vanha laitteisto. Avaruuskaukoputken odotetaan havaitsevan hyvin paljon enemmän vaeltavia planeettoja.

 

Huomautukset

[1] Tutkimus julkaistiin The Astrophysical Journal Letters -tiedejulkaisussa 29.10.2020 otsikolla A Terrestrial-mass Rogue Planet Candidate Detected in the Shortest-timescale Microlensing Event ja tutkimuksen tekijöinä olivat mm. Przemek Mróz (California Institute of Technology), Radosław Poleski, Andrew Gould, Andrzej Udalski, Takahiro Sumi, Michał K. Szymański, Igor Soszyński, Paweł Pietrukowicz, Szymon Kozłowski sekä vielä muitakin.

[2] Gravitaatiolinssi-ilmiössä mikä tahansa massakeskittymä (galaksi, tähti, planeetta, kuu jne.) aiheuttaa valosäteiden taipumisen hieman samaan tapaan kuin valonsäteet taipuvat optisessa linssissä. Gravitaatiolinssi ei yleensä tuota selkeää vaan vääristyneen kuvan (useita kuvia) tai pelkästään vahvistaa vielä etäämpänä olevan valonlähteen valoa.

[3] Presidentti Trump on yrittänyt keskeyttää avaruusteleskoopin kehittelyn budjettiesityksissään siinä kuitenkaan onnistumatta. Senaatti on hyväksynyt jatkorahoituksen ja nyt NASA on suunnitellut käyttävänsä noin 4 miljardia dollaria avaruuskaukoputken rakentamiseen ja viisi vuotiseksi suunniteltuun toiminta-aikaan.