sunnuntai 16. huhtikuuta 2023

Oumuamuan salaisuus paljastui

Lokakuun 19. päivänä 2017 Pan-STARRS1-teleskoopilla (Maui-saarella Havaijilla) tehtiin odottamaton löytö. Aurinkokuntaamme oli tullut pieni kappale, jonka alkuperäksi paljastui tähtienvälinen avaruus. Kappaleen nopeus oli noin 87 km/s, joka oli aivan liian suuri Aurinkokuntaan kuuluvalle kappaleelle.

Taiteilijan näkemys tähtienvälisestä komeetasta 'Oumuamuasta, kun se lähestyessään Aurinkoa ja lämmetessään vapautti vetyä (kuvassa valkoista sumua). Vapautunut vety muutti hieman kappaleen kiertorataa ja vauhtia. Komeetta, joka on todennäköisimmin pannukakun muotoinen, on pölyjyvien lisäksi ensimmäinen tunnettu esine, joka vieraili Aurinkokunnassamme tähtienvälisestä avaruudesta. (Kuva NASA, ESA ja Joseph Olmsted ja Frank Summers, STScI).

Havainnot osoittivat, että kappaleen kirkkaus vaihteli 1:12, joka merkitsi sitä, että sen muoto täytyi olla jotenkin omituinen. Pyöreän tai soikean kappaleen kirkkaus ei vaihtele noin voimakkaasti. Tutkimus paljasti, että sen muoto täytyy olla joko sikarin tai kuten myöhemmin vahvistui, lähes (amerikkalaisen)pannukakun muotoinen ja sen kooksi arvioitiin 115 × 111 × 19 metriä. Koska kappale on pieni, ilmoitetut luvut ovat vain suuntaa antavia.

Ensimmäiset havainnot eivät osoittaneen sen paremmin komaa kuin pyrstöäkään, joten kappale oli mitä suurimmalla todennäköisyydellä asteroidin kaltainen kivipintainen kappale.

Oumuamua tarjosi alkuperänsä lisäksi myös toisen yllätyksen. Sen perihelin jälkeinen vauhti näytti kiihtyvän kappaleen siirtyessä kohti Aurinkokunnan ulkoreunaa. Kiihdytys ei ollut kovin suuri mutta selvästi havaittavissa ja monet laskelmat menivät uusiksi. Silti nopeuden muutos oli ja pysyi kiistatta. Tämä sain aikaan villejä spekulaatioita kappaleesta itsestään. Suurinta julkisuutta sai muukalaisten avaruusaluksesta, jota sikarin muoto vielä esittäjien mukaan vahvisti. Sen pinta osoittautui kuitenkin kiveksi, joten seuraava vaihe villissä teoriassa oli, että avaruusasema oli louhittu asteroidin sisään.

Villiä teoriaa pyrittiin osoittamaan oikeaksi myös etsimällä kappaleesta mahdollisesti lähtevää radiotaajuista säteilyä. Sitä ei kuitenkaan löydetty, joten muukalaisteoria alkoi menettää kannatustaan. Vaikka kappaleen alkuperä näyttäisi aivan luonnolliselta, kiihtyvä vauhti odotti vielä selitystä.

Oumuamuan rata Aurinkokunnassamme. Kuva Wikimedia Commons.

Nyt muutamaa vuotta myöhemmin kaksi tutkijatohtoria: Kalifornian yliopiston (Berkeley) astrokemisti Jennifer Bergner ja Cornellin yliopiston tähtitieteilijä Darryl Seligman, päättivät tutkia asiaa. Tähtivälisessä avaruudessa ja Aurinkokunnan ulko-osassa olevilla kappaleilla on yleensä pinnallaan (vesi)jäästä muodostunut kerros. Veden haihtumista ei kuitenkaan havaittu Oumuamuan lähestyessä periheliä ja ei myös perihelin jälkeenkään, joten vauhdin lisääntymien ei saanut selitystä tästä ilmiöstä.

Tutkijat päättivät testata toista ilmiötä, joka oli havaittu laboratoriokokeissa vuosikymmeniä sitten. Asteroidien ja komeettojen pinnalla oleva vesijää voi olla amorfisessa tilassa. Kosminen säteily irrottaa vesimolekyylistä vetyä ja irronnut kaasumainen vety varastoituu jäähän ja ajan kuluessa sitä kertyy merkittäviä määriä.

Perihelin läheisyydessä syväjäädytetyn veden rakenne muuttuu amorfisesta kiteytyneeksi lämpötilan noustessa, jolloin vety voi poistua jäävarastostaan ja poistuessaan aiheuttaa propulsion, siis toimii rakettimoottorin tavoin kiihdyttäen komeetan vauhtia. Tutkijoiden laskelmat poistuvan vedyn määrästä ja nopeudesta täsmäsivät hyvin havaittuun nopeuden muutokseen. Ilmiö on sen verran heikko, että isommilla kappaleilla se peittyy veden höyrystymiseen ja pölyn irtoamisesta johtuvan propulsiovoiman alle.

Oumuamua oli ensimmäinen tähtienvälisestä avaruudesta tullut ja havaittu kappale. Se sai tunnuksekseen 2017 1I. Jutussa mainittujen tutkijoiden artikkeli aiheesta on julkaistu Nature -lehden verkkosivulla 22.3.2023 otsikolla Acceleration of 1I/‘Oumuamua from radiolytically produced H2 in H2O ice. Artikkeli on maksumuurin takana.

Oumuamua:n jälkeen Jennifer Bergner tutkimusryhmineen on havainnut kuusi pientä komeetta, joilla ei ole komaa eikä pyrstöä, mutta niidenkin nopeuden on havaittu muuttuvaan näin ei-gravitaatiovoimista. Vastaava kiihtymistä voi saada aikaan vedyn (H2) lisäksi typpi (N2) ja hiilimonoksidi (CO), jotka ovat hyperhaihtuvia kaasuja ja voivat vapautua ilman, että varsinaista pölypyrstöä komeetoille kehittyisi.


Ei kommentteja:

Lähetä kommentti