OSIRIS-Rex:lle uusi tehtävä

NASA on ilmoittanut jatkavansa OSIRIX-Rex -luotaimen tehtävää usealla vuodella ja nykyisen tehtävän päätyttyä se saa myös uuden kohteen ja sen myötä myös uuden nimen. Luotain kävi noutamassa näytteitä 101955 Bennu asteroidilta ja ne saapuvat Maahan 24.syyskuuta 2023 Utahiin Yhdysvalloissa. Laitteisto on toimintakuntoisia ja niinpä sen seuraava kohde onkin asteroidi 99942 Apophis.

OSIRIS-REx -luotain. Kuva Wikimedia Commons.

Apophis asteroidi tunnetaan sen suuresta riskistä törmätä maapalloon. Tosin seuraavalla kerralla 13. huhtikuuta 2029 näin ei tapahdu vaan asteroidi ohittaa planeettamme erittäin läheltä, noin 35 000 km etäisyydeltä. Halkaisijaltaan noin 700 metrin asteroidille tämä on erittäin vähän ja voi olla, että joskus tulevaisuudessa ihmiskunta joutuu torjumaan tämän asteroidin aiheuttamaa uhkaa aivan tosissaan.

OSIRIS-APEX (luotaimen uusi nimi) tavoittaa Apophisin noin kolme viikkoa ennen maapallon lähiohitusta ja asettuu asteroidia kiertävälle radalle. Ohituksen jälkeen luotain edelleen jää kiertämään asteroidia ainakin 18 kuukauden ajaksi. Jossakin vaiheessa luotain myös lähestyy asteroidia niin lähelle, että se voi pölläyttää pintakerroksen regoliittia ohjausmoottoreillaan. Asteroidin tiedetään olevan S-tyypin kondriittia (kiveä). Bennu-asteroidi puolestaan on B-tyypin hiilipitoista kondriittia, joten kemiallisesti erityyppisten asteroidien tutkiminen saa lisää arvokasta tietoa tutkimuksiinsa. Vuonna 2029 tiedetään jo varsin paljon Bennusta tuotujen näytteiden kemiasta, joten tulosten vertailu tuottaneen varmasti mielenkiintoisia tuloksia.

Apophis-asteroidin kiertorata on hyvin lähellä maapallon kiertorataa ja asteroidi tekeekin lähiohituksia säännöllisesti, seuraavan kerran 13. huhtikuuta 2029. Kuva NAS/JPL.

Luotaimen tekemät havainnot antavat tutkijoille arvokasta tietoa Apophsin rakenteesta. Asteroidin rakenne voi olla kasa kiviä, mikä lienee mahdollisten torjuntakeinojen kannalta se huonoin vaihtoehto. Paras rakenne tässä mielessä voisi olla monoliitti, jolloin ihmiskunnalla on käytettävissä monen moisia menetelmiä asteroidin radan muokkaamiseen. Kaikki muutkin rakenteet ovat mahdollisia näiden ääripäiden välillä.

Apophisin muoto mallinnettuna radioteleskoopilla tehtyihin tutkamittauksiin. Kuva Arizonan yliopisto / JPL / Arecibo.

Havaitsemalla asteroidin ratamuutoksia lähiohituksen aikana saadaan myös arvokasta tietoa asteroidin sisäisestä rakenteesta. Näitä tietoja täydennetään tietysti luotaimen kiertoradasta saatujen tietojen avulla, jolloin voidaan kartoittaa asteroidin sisäistä rakennetta ainakin jossakin määrin. Tiedoista voidaan selvittää esimerkiksi se, onko asteroidin sisällä laajoja onkaloita vai onko vain huokoista kiveä jne.

Webb on nyt täysin fokusoitu

NASAn James Webb -avaruusteleskoopin kohdistus on nyt valmis. Täydellisen tarkastelun jälkeen observatorion on vahvistettu pystyvän kaappaamaan teräviä, hyvin tarkennettuja kuvia kaikilla neljällä tutkimusinstrumentillaan. Teleskoopin kohdistamisen seitsemännen ja viimeisen vaiheen päätyttyä ryhmä piti joukon tärkeitä päätöskokouksia ja yksimielisesti päätti, että Webb on valmis siirtymään eteenpäin seuraavaan ja viimeiseen valmisteluvaiheeseen, joka on tutkimusinstrumenttien käyttöönotto. Tämä prosessi kestää noin kaksi kuukautta ennen kuin varsinainen havaintotoiminta alkaa kesällä.

Tekniset kuvat terävästi fokusoituneista tähdistä kunkin instrumentin näkökentässä osoittavat, että teleskooppi on täysin kohdistettu ja tarkennettu. Tässä testissä Webb suunnattiin osaan Suuresta Magellanin pilvestä, Linnunradan pienestä satelliittigalaksista, joka tarjoaa satojen tuhansien tähtien tiheän kentän observatorion kaikkien antureiden alueella. Tässä esitettyjen kuvien koot ja sijainnit kuvaavat kunkin Webbin instrumentin suhteellista sijoittelua kaukoputken polttotasossa, ja kukin osoittaa hieman eri taivaan osaan suhteessa toisiinsa.

Webbin kolme kuvantamislaitetta ovat NIRCam (kuvat näkyvät tässä 2 mikronin aallonpituudella), NIRISS (kuva tässä 1,5 mikronia) ja MIRI (7,7 mikronia, pidempi aallonpituus paljastaa säteilyn tähtienvälisistä pilvistä sekä tähtien valosta). 

NIRSpec on pikemminkin spektrografi kuin kuvantamislaite, mutta se voi ottaa kuvia, kuten tässä näkyvän 1,1 mikronin aallonpituudella, kalibrointia ja kohteen etsimistä varten. NIRSpec-tiedon osissa näkyvät tummat alueet johtuvat sen mikrosuljinryhmän rakenteista, joissa on useita satojatuhansia ohjattavia sulkimia, joita voidaan avata tai sulkea sen mukaan, ja näin valita se minkä kohteen valo ohjataan spektrografiin. 

Lopuksi Webbin Fine Guidance Sensor jäljittää opastähtiä osoittaakseen observatorion suunnan tarkasti. Laitteiston kahta anturia ei yleensä käytetä tieteelliseen kuvantamiseen, mutta ne voivat ottaa kalibrointikuvia, kuten tässä näkyvät. Näitä kuvatietoja ei käytetä vain kuvan terävyyden arvioimiseen, vaan myös hienovaraisten kuvan vääristymien ja antureiden välisten kohdistusten tarkkaan mittaamiseen ja kalibrointiin osana Webbin yleistä instrumenttikalibrointiprosessia. Kuva NASA.

___

"Nämä merkittävät testikuvat onnistuneesti kohdistetusta kaukoputkesta osoittavat, mitä ihmiset eri maissa ja mantereilla voivat saavuttaa, kun on olemassa rohkea tieteellinen näkemys maailmankaikkeuden tutkimisesta", sanoi Lee Feinberg, Webbin optisten teleskooppielementtien johtaja NASAn Goddard Space Flight Centeristä.

Teleskoopin optinen suorituskyky on edelleen parempi kuin insinööriryhmän optimistisimmat ennusteet. Webbin peilit keräävät nyt avaruudesta täysin fokusoitua valoa jokaiseen instrumentin käyttöön. Kaikkiin laitteiden kuvanlaatu on "diffraktiorajoitettu", mikä tarkoittaa, että nähtävissä olevien yksityiskohtien tarkkuus on niin hyvä kuin fyysisesti kaukoputken kokoon ja käytettyyn aallonpituuteen nähden on mahdollista. Tästä eteenpäin tehtävät muutokset peilien asentoihin ovat hyvin pieniä, lähinnä säännöllisesti tehtäviä säätöjä ensisijaisiin peilisegmentteihin.

"Kaukoputken suuntauksen valmistuttua ja puolen eliniän ponnistelun myötä roolini James Webb -avaruusteleskooppitehtävässä on päättynyt", sanoi Scott Acton, Webbin aaltorintaman tunnistus- ja ohjaustutkija, Ball Aerospace. "Nämä kuvat ovat muuttaneet perusteellisesti tapaani nähdä maailmankaikkeuden. Meitä ympäröi luomisen sinfonia; galakseja on kaikkialla! Toivon, että jokainen maailmassa voisi nähdä ne."

Nyt Webb-tiimi kiinnittää huomionsa tieteellisten instrumenttien käyttöönottoon. Jokainen instrumentti on erittäin hienostunut sarja ilmaisimia, jotka on varustettu ainutlaatuisilla linsseillä, maskeilla, suodattimilla ja mukautetuilla laitteilla, jotka auttavat niitä tekemään suunniteltuja tieteellisiä havaintoja. Näiden instrumenttien erikoisominaisuudet konfiguroidaan ja niitä käytetään eri yhdistelminä instrumenttien käyttöönottovaiheen aikana, jotta voidaan täysin varmistaa niiden valmius havaintoihin.

Vaikka teleskoopin optisten elementtien kohdistus on valmis, joitain kaukoputken kalibrointitoimia on jäljellä: osana tieteellisten instrumenttien käyttöönottoa kaukoputki suunnataan taivaan eri alueille, jolloin observatorioon osuvan auringonsäteilyn kokonaismäärä vaihtelun myötä laitteiden lämpöstabiilisuus voidaan varmistaa. Webbin tutkimuskäytön aloituksen jälkeenkin huoltohavainnoilla kahden vuorokauden välein tarkistetaan peilien suuntaus ja tarvittaessa tehdään korjauksia.

Suurehko asteroidi ohittaa Maan torstaina

Maapallon lähiavaruudessa kulkee jatkuvasti asteroidien virta, jopa pari kolme vuorokauden aikana. Torstaina (28.4.2022) Maapallon ohittavalla 2008 AG33 -asteroidilla (418135) on kokoa suunnilleen 466 m (säteiden keskiarvo) mutta sen tarkkaa kokoa ei kuitenkaan tunneta. Ohitus tapahtuu noin 8,5 Kuun etäisyydeltä (3,2 milj. km), joten törmäysvaaraa ei ole.

Taiteilijan näkemys asteroidista. Kuva NASA/JPL.

Vaikka törmäysvaaraa ei tällä kertaa olekaan, niin se ei ole mikään tae tulevaisuudesta. Asteroidien ja komeettojen ratoja muuttavat monet tekijä, esimerkiksi planeetan lähiohitus muuttaa rataa aina. Tästä syystä tutkijat pitävät silmällä kaikkia hieman alle 200 milj. km etäisyydelle tulevia asteroideja. He havaitsevat niitä automaattisilla seurantakameroilla ja laskevat niiden ratoja havaintojen tuottamasta datasta. Jos asteroidi tulee lähemmäksi kuin 7,5 milj. km, sitä pidetään mahdollisesti vaarallisena (PHA), ja se on erityisen huomion kohteena. 

Toistaiseksi emme pysty torjumaan asteroidien törmäyksiä mutta tutkimustyö on käynnissä tälläkin saralla. Havaintoja tekee NASAn DART -luotain (Double Asteroid Redirection Test), joka laukaistiin avaruuteen 24.11.2021. Myös Kiinan avaruusviranomaiset suunnittelevat törmäyttävänsä luotaimen asteroidiin ja tarkkailevat sen vaikutusta asteroidin rataan. Tehtävän päivämääriä ei ole ilmoitettu.

Asteroidi 2008 AG33 havaittiin 12. tammikuuta 2008 Mt. Lemmon SkyCenter observatoriossa. Se ohitti maapallon edellisen kerran 1.3.2015. Tämän kertaisen ohituksen jälkeen voimme odottaa sitä seitsemän vuoden kuluttua 25.5.2029.

Lähiviikkoina on odotettavissa vieläkin suurempien asteroidien ohituksia. Space Weather (.com) sivusto listaa tulevien asteroideja etusivullaan. Listan mukaan 9.5.2022 ohittaa maapallon noin 513 metriä (keski)halkaisijaltaan oleva asteroidi 467460 noin 11.3 Kuun etäisyydeltä (LD). toukokuun 27 päivänä maapallon ohittaa asteroidi 7335, jonka halkaisijaksi ilmoitetaan 1058 m ja ohitusetäisyydeksi 14,8 LD. Pienempiä, mutta merkittävän kokoisia kuitenkin, menee maapallon ohi useita viikossa. Pienimmät niistä ovat muutaman metrin kokoisia.

Kaikkein pienemmiltä kappaleita maapallon suhteellisen tiheä ilmakehä suojaa. Suojavaikutus ulottuu noin 10 – 20 m kokoluokkaan asti, mutta lähestyvän kappaleen rakenne ja kemiallinen koostumus vaikuttaa asiaan huomattavasti. Esimerkiksi Tšeljabinskiin (Venäjä) pudonnut kappale oli kooltaan noin 20 m, mutta kaikeksi onneksi se oli rakenteeltaan haurasta kiveä ja se tuli ilmakehään lähes maapallon säteen tangentin suuntaisesti. Näin ollen sen kulkema matka ilmakehässä muodostu pitkäksi ja se ehti pirstoutua paljon pienemmiksi kappaleiksi ennen lopullista putoamista. Siitä huolimatta sen aiheuttama paineaalto rikkoi ikkunoita ja kaatoi seiniä ja toistatuhatta ihmistä loukkaantui.

Tähtitieteilijät ovat löytäneet mikronovan

 eso2207fi — Tutkimustiedote 20. huhtikuuta 2022 – suom. Pasi Nurmi

Tähtitieteilijöiden ryhmä on Euroopan eteläisen observatorion Very Large Telescope (ESO:n VLT) kaukoputken avulla havainnut uudentyyppisen tähden räjähdyksen, jota kutsutaan mikronovaksi. Nämä purkaukset tapahtuvat tiettyjen tähtien pinnalla. Tähti voi purkauksissa fuusioida vain muutamassa tunnissa materiaa noin 3,5 miljardin Gizan suuren pyramidin verran.

”Olemme löytäneet ja tunnistaneet ensimmäistä kertaa mikronovaksi kutsutun kohteen”, Simone Scaringi, tähtitieteilijä Durhamin yliopistossa Isossa-Britanniassa, kertoi. Hän johti tänään Nature-lehdessä julkaistua tutkimusta. ”Ilmiö haastaa ymmärryksemme siitä, kuinka tähdissä tapahtuvat lämpöydinräjähdykset tapahtuvat. Luulimme jo, että ymmärtäisimme ilmiön, mutta tämä löytö viittaa aivan uuteen tapaan niiden syntymiseksi”, hän lisäsi.

Tämän taiteilijan näkemys esittää kahden tähden järjestelmää, jossa mikronovia voi esiintyä. Kuvan keskellä olevan kirkkaan valkoisen kääpiön ympärillä pyörivä sininen kiekko koostuu kumppanitähdestä siirtyneestä materiasta (enimmäkseen vetyä). Kiekon keskustaa kohti siirryttäessä valkoisen kääpiön vahva magneettikenttä ohjaa vetyä napoja kohti. Kun materia putoaa tähden kuumalle pinnalle, se laukaisee mikronovan.  © ESO/M. Kornmesser, L. Calçada.

Mikronovat ovat äärimmäisen rajuja tapahtumia, mutta tähtitieteellisissä mittakaavoissa ne ovat silti pieniä. Niissä vapautuu paljon vähemmän energiaa, kuin novina tunnetuissa tähtien räjähdyksissä, joista tähtitieteilijät ovat tienneet vuosisatojen ajan. Molempia räjähdyksiä tapahtuu valkoisissa kääpiöissä ^[1], joiden massa on oman Aurinkomme luokkaa.

Kahden tähden muodostamassa järjestelmässä valkoinen kääpiö voi varastaa seuralaistähdeltään materiaa, joka on enimmäkseen vetyä, jos ne ovat riittävän lähellä toisiaan. Kun kaasu putoaa valkoisen kääpiön erittäin kuumalle pinnalle, se saa aikaan vetyatomien fuusioitumisen heliumiksi räjähdysmäisessä tilassa. Novissa nämä lämpöydinräjähdykset tapahtuvat koko tähden pinnalla. ”Tällaiset räjähdykset saavat koko valkoisen kääpiön pinnan palamaan ja loistamaan kirkkaasti useita viikkoja”, yksi artikkelin kirjoittajista Nathalie Degenaar, tähtitieteilijä Amsterdamin yliopistossa, Alankomaissa, sanoi. 

Mikronovat ovat samanlaisia räjähdyksiä, mutta pienempiä kooltaan, sekä ne ovat nopeampia kestäen vain useita tunteja. Niitä esiintyy tietyissä valkoisissa kääpiöissä, joilla on vahvat magneettikentät, jolloin ne ohjaavat tähteen putoavaa materiaa kohti magneettisia napoja. ”Olemme nyt nähneet ensimmäistä kertaa, että vetyfuusio voi tapahtua myös paikallisesti. Vetyä voi olla joidenkin valkoisten kääpiöiden magneettisten napojen alueella, joten fuusio tapahtuu vain näillä magneettisilla napa-alueilla”, Paul Groot, Alankomaiden Radboudin yliopiston tähtitieteilijä ja tutkimuksen yksi kirjoittajista, sanoi. 

”Tämä johtaa mikrofuusiopommien räjähtämiseen, jotka ovat voimakkuudeltaan vain noin miljoonasosa nova-räjähdyksen voimasta. Tästä syystä ilmiötä kutsutaan mikronovaksi”, Groot jatkoi. Vaikka sana ”mikro” saattaa tarkoittaa, että nämä tapahtumat ovat pieniä, niin sanan ei kannata antaa ajatuksen mennä harhaan. Jo yhdessä tällaisessa purkauksessa vetyä voi fuusioitua noin 20 000 000 biljoonaa kg, joka vastaa noin 3,5 miljardin Gizan suuren pyramidin verran ainetta [2]. 

Nämä mikronovat haastavat tähtitieteilijöiden ymmärrystä tähtien räjähdyksistä ja ne voivat olla yleisempiä kuin aiemmin on ajateltu. ”Tämä vain osoittaa kuinka dynaaminen maailmankaikkeus on. Nämä tapahtumat saattavat olla oikeastaan aika yleisiä, mutta koska ne ovat niin nopeita, niitä on vaikea saada kiinni tositoimissa", Scaringi selitti.

Tutkimusryhmä tutustui näihin salaperäisiin mikroräjähdyksiin ensimmäisen kerran analysoidessaan NASA:n Transiting Exoplanet Survey Satellite, eli TESS- satelliitin tietoja. ”Kun tutkimme NASA:n TESSin keräämää tähtitieteen dataa, löysimme jotain epätavallista. Huomasimme kirkkaan optisen alueen valon välähdyksen, joka kesti muutamia tunteja. Etsiessämme vielä lisää löysimme useita vastaavia signaaleja”, Degenaar sanoi.

Tutkimusryhmä havaitsi TESSin kanssa kolmea mikronovaa. Näistä kaksi oli tunnettuja valkoisia kääpiöitä, mutta kolmas vaati lisähavaintoja ESO:n VLT:n X-shooter-instrumentilla, jonka avulla voitiin vahvistaa se, onko kohde valkoinen kääpiö.

”ESO:n Very Large Telescope -teleskoopin avulla huomasimme, että kaikki optisen alueen välähdykset olivat valkoisten kääpiöiden tuottamia”, Degenaar sanoi. ”Tämä havainto oli ratkaiseva, kun tulkitsimme saamiamme tuloksia ja oli olennainen mikronovien löytämisessä”, Scaringi lisäsi. 

Mikronovien löytäminen kasvattaa tunnettujen tähtiräjähdysten kirjoa. Tutkimusryhmä haluaisi seuraavaksi havaita lisää näitä vaikeasti havaittavia tapahtumia, jotka vaativat laajoja taivaan kartoituksia ja nopeita seurantahavaintoja. ”Salaperäisten mikronovien selvittämisessä nopea reagointi sellaisten teleskooppien, kuten VLT:n tai ESO:n New Technology Telescope-teleskoopin ja niiden instrumenttien avulla on ensisijaisen tärkeää”, Scaringi kertoi lopuksi.

Huomautukset

[1] Valkoinen kääpiö on ollut Auringon kaltainen tähti, joka on tullut kehityskaarensa päähän. Fuusiokelpoisen vedyn loputtua tähden ytimessä alkaa heliumin fuusio, joka tuottaa aikaisempaa runsaammin energiaa. Tämän seurauksena tähti laajenee punaiseksi jättiläiseksi ja sen tähtituuli voimistuu merkittävästi. Fuusiokelpoisen heliumin loputtua tähden ydin romahtaa maapallon kokoiseksi ja ulko-osa poistuu ympäröivään avaruuteen muodostaen aikaisemman tähtituulen kanssa planetaarisen sumun valkoisen kääpiön ympärille. Muodostunut valkoinen kääpiö on erittäin kuuma ja se säteilee jäännöslämpöään (jäähtyy) ehkä kymmenien miljardien vuosien ajan.

[2] Biljoonaa tarkoittaa miljoonaa miljoonaa (1000 000 000 000 tai 10¹²) ja miljardi tuhatta miljoonaa (1 000 000 000 tai 10⁹). Kairossa, Egyptissä (tunnetaan myös nimellä Khufun pyramidi tai Cheopsin pyramidi) sijaitsevan Gizan suuren pyramidin paino on noin 5 900 000 000 kg.

Ursa sai oman nimikkoasteroidin

Kansainvälinen tähtitieteellinen unioni IAU on nyt päättänyt antaa nimen Tähtiseuraursa asteroidille numero 6073. Kohteen löysi vuonna 1939 Ursan perustaja, professori Yrjö Väisälä. Yhdeksänkilometrinen kappale kiertää Aurinkoa Marsin ja Jupiterin ratojen välissä.

Aurinkokunnassa on runsaasti asteroideja, joista iso osa kiertää Aurinkoa Marsin ja Jupiterin ratojen välissä pääasteroidivyöhykkeellä (kuvassa main asteroid belt). Kuva Wikimedia Commons.

Idean asteroidin nimeämisestä sai professori Heikki Oja syksyllä 2021. "Eräs toimittaja otti minuun yhteyttä ja kysyi, millaisia jumalaan tai uskontoon liittyviä nimiä taivaan nimistöstä löytyy", hän kertoo. "Silloin huomasin, että Väisälän löytämistä kappaleista viimeinen, asteroidi numero 6073 oli yhä nimeämättä. Samaan aikaan oli käynnissä Ursan satavuotisjuhlavuosi, joten tästä se idea lopulta lähti."

"Ajattelin, että olisi komea kunnianosoitus Ursalle saada nimi taivaalle", Oja sanoo. "Nimikkoasteroidi on sopiva tapa juhlistaa tähtiyhdistyksen pitkää taivalta."

Nyt nimetyn asteroidin löysi Turussa lokakuun 18. päivänä vuonna 1939 Turun yliopiston fysiikan ja tähtitieteen professori Yrjö Väisälä, joka oli aiemmin toiminut Ursan perustajana. Väisälä tunnettiin kansainvälisesti lähinnä geodesiasta, mutta hän löysi myös 128 uutta asteroidia.

Numeronsa 6073 asteroidi sai 1990-luvun puolivälissä, kun Väisälän seuraaja Turussa, professori Liisi Oterma oli saanut lasketuksi asteroidin radan. Asteroidi tunnetaan myös nimellä 1939 UB.

IAU on maailman ainoa taho, joka voi antaa taivaankappaleille virallisia nimiä. Unionin kriteerit nimille ovat hyvin tiukat. Ne saavat olla korkeintaan 14 merkkiä pitkiä, eikä esimerkiksi auki kirjoitettujakaan lukusanoja hyväksytä nimen osaksi. Lopulta nimiehdotukseksi hioutui nyt hyväksytty Tähtiseuraursa.

Tätä ennen oli jo olemassa Ursa-niminen asteroidi, jonka zimmerwaldilainen löytäjänsä Paul Wild nimesi vaimonsa Ursulan sekä poikansa Ursin mukaan vuonna 1971.

Pieni rautapitoinen maailma

Tähtiseuraursa on läpimitaltaan hieman alle yhdeksänkilometrinen kappale, ja se pyörähtää itsensä ympäri kerran vajaassa kuudessa tunnissa. Kappale kiertää Aurinkoa Marsin ja Jupiterin ratojen välissä sijaitsevalla pääasteroidivyöhykkeellä, jossa valtaosa aurinkokunnan asteroideista majailee.

Siellä Tähtiseuraursan sisarusparveen kuuluu noin 6000 muutakin tunnettua kohdetta. Yhdessä ne muodostavat Eunomia-ryhmän, joka syntyi kauan sitten suurten törmäysten seurauksena. Kirkkaasti suurin törmäyksestä jäljelle jäänyt kappale on halkaisijaltaan noin 300-kilometrinen asteroidi 15 Eunomia. Kuten muutkin Eunomia-ryhmän kappaleet, myös Tähtiseuraursa lienee koostumukseltaan rautapitoista kiveä. Yhteensä asteroidivyöhykkeeltä tunnetaan yli 700 000 asteroidia.

Tähtiseuraursa sijaitsee taivaalla tällä hetkellä Vaa'an tähdistössä, joka näkyy nyt Suomen yötaivaalla. Valitettavasti asteroidi on kuitenkin niin pieni ja kaukana, ettei sitä voi havaita kuin suurikokoisella kaukoputkella. Asteroidin pinnasta ei ole lähikuvia.

Turussa löydettiin 1930- ja 40-luvulla lähes 200 uutta pikkuplaneettaa, joista useimmat saivat suomalaisen nimen. Nimet on listattu muun muassa kirjassa Sibeliuksesta Tuonelaan, aurinkokuntamme kiehtova nimistö (Ursa 2002).

Neptunuksen lämpötilassa yllättäviä muutoksia

eso2206fi — Tutkimustiedote  — 11. huhtikuuta 2022

Kansainvälinen tähtitieteilijöiden ryhmä on seurannut Neptunuksen ilmakehän lämpötiloja 17 vuoden aikana. Havainnoissa on käytetty useita maanpäällisiä teleskooppeja, Euroopan eteläisen observatorion Very Large Telescope (ESO:n VLT) mukaan lukien. He ovat havainneet Neptunuksen yleisessä lämpötilassa yllättävän pudotuksen, jota seurasi etelänavan dramaattinen lämpeneminen.

Tämä yhdistelmäkuva esittää Neptunuksesta vuosina 2006-2020 otettuja lämpökuvia. Kolme ensimmäistä kuvaa (2006, 2009, 2018) on otettu VISIR-instrumentilla ESO:n VLT-teleskoopilla, kun taas vuoden 2020 kuva otettiin COICS-instrumentilla Subaru-teleskoopilla (VISIR ei ollut toiminnassa vuoden 2020 puolivälissä pandemian vuoksi). Planeetan asteittaisen viilenemisen jälkeen etelänapa näyttää lämpenevän dramaattisesti viime vuosina, kuten Neptunuksen alaosassa oleva valopiste osoittaa vuosien 2018 ja 2020 kuvissa. © ESO/M. Roman, NAOJ/Subaru/COMICS.

”Tämä oli odottamaton muutos”, Michael Roman sanoi. Hän on tutkijatohtori Leicesterin yliopistosta, Yhdistyneestä Kuningaskunnasta, ja tänään The Planetary Science Journal -lehdessä julkaistun tutkimuksen pääkirjoittaja. ”Koska havaitsimme Neptunusta sen varhaisen eteläisen alkukesän aikana, odotimme lämpötilojen hitaasti kasvavan, eikä pienentyvän”.

Kuten Maassa, myös Neptunuksessa koetaan vuodenajat planeetan kiertäessä Auringon ympäri. Neptunuksen vuodenaika kestää kuitenkin noin 40 vuotta, ja yksi Neptunuksen vuosi on noin 165 Maan vuotta. Neptunuksen eteläisellä pallonpuoliskolla on ollut kesä vuodesta 2005 lähtien, ja tähtitieteilijät odottivat innokkaina, miten lämpötilat muuttuvat eteläisen kesäpäivänseisauksen jälkeen.

Tähtitieteilijät tarkastelivat lähes sataa Neptunuksen infrapunakuvaa, jotka oli otettu 17 vuoden aikana. Tämän avulla he selvittivät planeetan lämpötilan yleiset muutokset tarkemmin kuin koskaan ennen.

Nämä tiedot osoittivat, että eteläisen kesän alkamisesta huolimatta suurin osa planeetasta oli vähitellen jäähtynyt kahden viime vuosikymmenen aikana. Neptunuksen globaali keskimääräinen lämpötila putosi 8 °C:lla vuosina 2003—2018.

Tähtitieteilijät kuitenkin yllättyivät havaitessaan Neptunuksen etelänavan dramaattisen lämpenemisen havaintojen kahden viime vuoden aikana, jolloin lämpötilat nousivat nopeasti 11°C välillä 2018—2020. Vaikka Neptunuksen lämmin polaarinen pyörre on ollut tiedossa jo vuosia, tällaista nopeaa polaarista lämpenemistä ei olla koskaan aikaisemmin havaittu.

”Havaintomme kattavat alle puolet Neptunuksen vuodenajasta, joten kukaan ei odottanut näkevänsä suuria ja nopeita muutoksia”, yksi tutkimuksen kirjoittajista Glenn Orton, Caltechin Jet Propulsion laboratoriosta (JPL) Yhdysvalloista, sanoi.

Tähtitieteilijät mittasivat Neptunuksen lämpötilaa lämpökameroilla, jotka havaitsevat tähtitieteen havaintokohteista tulevaa infrapunavaloa. Tutkimusryhmä yhdisti analyysissään kaikki Neptunuksen kuvat, jotka on kerätty kahden viime vuosikymmenen aikana maanpäällisten teleskooppien avulla. He mittasivat Neptunuksen stratosfääriksi kutsutun ilmakehän kerroksesta tulevaa infrapunasäteilyä. Tämän ansiosta ryhmä sai muodostettua kuvan Neptunuksen lämpötilajakaumasta ja sen vaihteluista Neptunuksen eteläisen kesän aikana.

Koska Neptunus on noin 4,5 miljardin kilometrin päässä Maasta, se on hyvin kylmä. Planeetan keskilämpötila on noin –220° C, eikä lämpötilan mittaaminen Maasta käsin ole helppo tehtävä. ”Tämän tyyppistä tutkimusta voidaan tehdä vain VLT:n kaltaisten suurten teleskooppien tarkkojen infrapunakuvien avulla, joissa Neptunus erottuu selvästi. Näitä on ollut saatavilla vain viimeisen 20 vuoden ajan”, yksi tutkimuksen kirjoittajista, Leigh Fletcher, joka on Leicesterin yliopiston professori, sanoi.

Noin kolmasosa kaikista otetuista kuvista oli VLT Imager and Spectrometer for Mid-InfraRed (VISIR) -instrumentista, joka on Chilen Atacaman autiomaassa ESO:n VLT-kaukoputkessa. Kaukoputken peilin koon ja sijaintipaikan korkeuden vuoksi teleskoopin kuvien resoluutio ja laatu ovat erittäin korkeita. Siksi sen avulla saadaan selkeimmät kuvat Neptunuksesta. Tutkimusryhmä käytti myös NASAn Spitzer-avaruusteleskoopilla ja Chilessä sijaitsevalla Gemini South -teleskoopilla otettuja kuvia, sekä lisäksi Subaru-teleskoopilla, Keck-teleskoopilla ja Gemini North -teleskoopilla otettuja kuvia, jotka kaikki kolme sijaitsevat Havaijilla.

Koska Neptunuksen lämpötilan vaihtelut olivat niin odottamattomia, tähtitieteilijät eivät vielä tiedä, mikä tämän olisi voinut aiheuttaa. Vaihtelut voivat johtua Neptunuksen stratosfäärin kemiassa tapahtuvista muutoksista, tai satunnaisista sään vaihteluista, tai jopa auringonpilkkujakson vaiheesta. Tulevina vuosina tarvitaan lisää havaintoja, jotta vaihteluiden syyt saadaan selville. Tulevat maanpäälliset teleskoopit, kuten ESO:n Erittäin suuri teleskooppi (Extremely Large Telescope, ELT), pystyvät havaitsemaan tällaisia lämpötilan muutoksia vielä tarkemmin, kun taas NASA/ESA/CSA James Webb -avaruusteleskooppi tuottaa ennennäkemättömiä uusia karttoja Neptunuksen ilmakehän kemiasta ja lämpötilasta.

”Mielestäni Neptunus on itsessään hyvin kiehtova planeetta, koska tiedämme siitä vielä niin vähän”, Roman sanoi. ”Tämä kaikki osoittaa, että Neptunuksen kaasukehä on huomattavan monimutkainen, ja se muuttuu ajan myötä”.

Lisätietoa

Tämä tutkimus on esitelty artikkelissa: “Sub-Seasonal Variation in Neptune’s Mid-Infrared Emission”, joka on julkaistu tänään The Planetary Science Journal (doi:10.3847/PSJ/ac5aa4) -julkaisussa.