Saturnuksen massainen eksoplaneetta kiertää TWA7-tähteä

KAK – James Webb avaruusteleskoopilla on havaittu tähden TWA 7 (CE Antilae) kiertoradalta noin Saturnuksen massainen eksoplaneetta. Webbin MIRI-koronagrafissa peitettiin tähden kirkas valo, joka muutoin peittäisi alleen kirkkaimmatkin eksoplaneetat. Pettämällä tähti, voidaan valottaa kuvaa riittävän kauan, että jotta tähteä paljon himmeämmät planeetat kiertoradoilla tulevat näkyviin kuvissa. Tutkijat kutsuvat tätä menetelmää korkean kontrastin kuvantamiseksi. Tiettävästi tämä on ensimmäinen kerta, kun Webbiä on käytetty tällä tavoin menestyksekkäästi.

TWA 7-tähti on peitetty ja näkyy kuvassa mustana kiekkona. Eksoplaneetta TWA 7b on merkitty kuvaan (CC#1) ja bgd Star on taustalle oleva tähti. Kohteen bgd galaxy:n (taustalla oleva galaksi) pohjoispuolella (ylhäällä) oleva kirkastuma on kuvaan syntynyt artefakti, eikä ole todellinen kohde. Kuva Lagrange & All.

Planeetta, TWA 7b, kiertää tähteään noin 52 au:n etäisyydellä jäännöskiekossa omassa aukossaan. Planeettojen on arveltu syntyvän tähtien muodostumisen aikana niiden ympärille syntyneestä protoplanetaarisesta kiekosta (protoplanetary disks). Alkuvaiheessaan kiekko koostuu kaasuista ja pölystä. Planeettojen muodostuminen kuitenkin poistaa kiekosta kaasua ja pölykin muodostuu pienemmiksi tai isommiksi kappaleiksi (planetesimals). Myöhemmin isompien kappaleiden keskinäiset törmäykset tuottavat kiekkoon jonkin verran pölyä.

Kiekkoon syntyy aukkoja ja renkaita, jotka ovat liittyvät planeettojen syntyyn ja olemassaoloon. Planeetat voivat olla liian pienimassaisia näkyäkseen nykytekniikalla mutta teknisen kehityksen myötä havaintolaitteemme tulevat herkemmiksi ja niiden erotuskyky paranee, joten ne ennen pitkään havaitaan. Näin kävi tässäkin tapauksessa, tähden TWA 7 ympäriltä oli havaittu jo aikaisemmin jäännöskiekko mm. Hubblen Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS) -laitteella.

Tällaista myöhemmän vaiheen kiekkoa kutsutaan jäännöskiekoksi (debris disks). Syntyneet planeetat muokkaavat jäännöskiekkoa gravitaatiollaan, jolloin siihen syntyy aukkoja. TWA 7:n ympäröivässä kiekosta on havaittu kolme aukkoa, jotka viittaavat useampaan eksoplaneettaan, josta nyt havaittu TWA 7b on ilmeisesti massiivisin, noin 0,3M_J. Tähden ja planeetan iäksi on arvioitu 6,4 miljoonaa vuotta ja tähden massa on noin 0,46M_☉. Tähden spektriluokka on M, eli pieni punainen kääpiötähti.

Jäännöskiekon kirkkain kohta on noin 28 au etäisyydellä tähdestä ja kiekko ulottuu noin 100 au:n etäisyyteen. Kiekkoa on havaittu aikaisemin VLT:n Spectro-Polarimetic High Contrast Imager for Exoplanets Research (SPHERE) -laitteistolla. Toistaiseksi kiekosta ei ole havaittu muita planeettoja kuin TWA 7b.

Havainto tuore, sillä kuva siitä otettiin 21.6.2024. Tutkimusryhmä, johtajanaan A.–M. Lagrange (LIRA, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité, CY Cergy Paris Université, CNRS, Meudon, France) julkaisi raportin Nature:ssa 25.6.2025 ja se on vapaasti luettavissa.

Lagrange, AM., Wilkinson, C., Mâlin, M. et al. Evidence for a sub-Jovian planet in the young TWA 7 disk . Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09150-4

 

Vera C. Rubin observatorio julkaisi ensimmäiset kuvat

KAK – Vera C. Rubin observatorio on julkaisut ensimmäisiä kuvia, jotka on otettu sen uudella ja ainutlaatuisella LSST -kameralla. Kameran kuvakenno on 3,2 gigapikselin kokoinen ja sen kuvakenttä on noin 9,6 neliöastetta tähtitaivasta, johon mahtuisi noin 45 täysikuuta samanaikaisesti. Kuvia tuotetaan yhdessä yössä noin 20 teratavun verran. Teknistä yksityiskohdista Avaruusmagasiinissa on kerrottu tässä artikkelissa. Tässä artikkelissa keskityn muutamaan ensimmäiseen kuvaan.

 

Virgon klusteri. Kuva RubinObs/NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA.

Virgon klusteri

Kuva Neitsyen (Virgo) galaksijoukon eteläiseen alueeseen, joka on noin 55 miljoonan valovuoden päässä Maasta ja Linnunrataa lähimpänä oleva suuri galaksikokoelma.

Kuvassa on hämmästyttävän paljon erilaisia kohteita - kirkkaista tähdistä, joiden väri vaihtelee sinisestä punaiseen, läheisiin sinisiin spiraaligalakseihin ja kaukaisiin punaisiin galaksiryhmiin - mikä osoittaa Rubinin datan mahdollistaman tieteellisen tutkimuksen laajan kirjon.

Lukuun ottamatta muutamaa etualalla olevaa tähteä omassa Linnunradassamme, lukemattomat valotäplät muodostavat noin 10 miljoonan galaksin rikkaan kudelman. Sen lisäksi, että tämä 15 neliöasteen syvä kuva esittelee (tämän alueen) monimuotoisuutta, se antaa myös näytteen siitä, miten Rubin aikoo tehdä havaintoja päätutkimuksen aikana. Yhdistämällä useita valotuksia samasta paikasta taivaalla - jotka on otettu eri aikoina ja eri värisuodattimilla - saadaan näkyviin erittäin himmeät yksityiskohdat, joita ei saataisi yhdellä valotuksella. Tähän kuvaan yhdistetyt 1185 valotusta otettiin vain seitsemän yön aikana.

Kuvassa hajallaan olevat kirkkaat tähdet kuuluvat kotigalaksiimme. Seuraamalla niiden sijaintia, kirkkautta ja joidenkin kohdalla jopa niiden liikettä ajan mittaan Rubin auttaa kartoittamaan Linnunrataa poikkeuksellisen yksityiskohtaisesti - se paljastaa sen rakenteen, historian ja sen kehittymisen ajan mittaan. Rubinin tiedot auttavat tutkijoita tutkimaan kosmisen naapurustomme dynaamista menneisyyttä ennennäkemättömien tähtijoukkojen, kääpiögalaksien ja muiden galaksien havaintojen avulla.

Tämä kuva tarjoaa myös lähtökohdan alati muuttuvan taivaan tarkkailuun. Rubin palaa tälle samalle alueelle useita kertoja tulevan vuosikymmenen aikana ja tallentaa lyhyitä mutta tärkeitä tapahtumia, kuten supernovaräjähdyksiä ja tähtien purkauksia, kun mustat aukot kaappaavat niitä. Rubinin ohjelmisto vertaa automaattisesti uusia kuvia aiemmista kuvista muodostettuihin malleihin, jolloin se tunnistaa jopa 10 miljoonaa muutosta joka yö ja antaa tietoa lyhytikäisistä kosmisista ilmiöistä ja liikkeessä olevista kohteista.

Tästä kuvasta on olemassa zoomattava versio, josta voit katsella yksityiskohtaisia kaukaisista kohteista. Sen lisäksi NOIRLab tarjoaa kuvan, jossa on tunnetut kohteet merkitty niiden luettelotunnuksilla. 

 

 

Laguunisumu. Kuva RubinObs/NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA.

 Trifidi- ja Laguunisumut

Tämä kuva tarjoaa tarkan näkymän Trifid- ja Lagoon-sumua ympäröivään alueeseen, joka näkyy tässä NSF-DOE Vera C. Rubin -observatorion ottamassa First Look -kuvassa.

Trifid-sumu (Messier 20) on kirkas, värikäs kaasu- ja pölypilvi noin 5 000 valovuoden päässä Jousimiehen tähdistössä. Erityisen silmiinpistävän siitä tekee se, että se on yhdistelmä samaan paikkaan pakattuja piirteitä: hehkuva vaaleanpunainen emissiosumu, viileä sininen heijastussumu ja tummat pölykaistat, jotka jakavat sen kolmeen osaan - siitä nimi "Trifid". Sen sumuissa muodostuu uusia tähtiä, jotka puhaltavat voimakkaita tuulia ja säteilyä ja pilkkovat ympärillään olevaa kaasua. Se antaa meille dramaattisen kuvan siitä, miten massiiviset tähdet muokkaavat ympäristöään jo kehityskaarensa alkuvaiheessa.

Tässä kuvassa Trifid-sumun alapuolella on Lagoon-sumu (Messier 8), toinen hyvin aktiivinen tähtiten skehittymisalue, joka hehkuu noin 4 000 valovuoden etäisyydellä. Sen ytimessä on nuorten, massiivisten tähtien rykelmä - niiden voimakas säteily valaisee ympäröivää kaasua ja muokkaa pyörteiset pilvet monimutkaisiksi kuvioiksi. Lagoon-sumu tarjoaa tutkijoille loistavan paikan tutkia tähtien muodostumisen varhaisimpia vaiheita - miten jättiläispilvet romahtavat, miten tähtijoukot saavat muodon ja miten tähdet alkavat muokata ympäristöään heti alkuvaiheessa.

 

Uusia asteroideja. Kuva RubinObs/NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA.

Uusia asteroideja

NSF-DOE Vera C. Rubin -observatoriom kuvista löytyi noin 10 tuntia kestäneiden havaintojen aikana aurinkokunnastamme 2 104 ennennäkemätöntä asteroidia, mukaan lukien seitsemän Maata lähestyvää (NEO) asteroidia. Vuosittain kaikki muut maa- ja avaruusobservatoriot löytävät yhteensä noin 20 000 asteroidia. Pelkästään Rubinin observatorio tulee löytämään miljoonia uusia asteroideja Legacy Survey of Space and Time -ohjelman kahden ensimmäisen vuoden aikana. Observatorio tulee myös olemaan tehokkain observatorio havaitsemaan Aurinkokunnan läpi kulkevia tähtienvälisiä kohteita. Kuva: NSF-DOE Vera C. Rubinin observatorio.

Tämä kuva on kuvakaappaus Youtubessa julkaistusta videosta, jossa jokainen rengastettu kohde on täysin uusi asteroidi.

 

Proba-3:n ensimmäinen keinotekoinen auringonpimennys

KAK/ESAn tiedote 16.6.2025 — Euroopan avaruusjärjestön Proba-3-missio on julkaissut ensimmäiset kuvansa Auringon koronasta. Operaation kaksi satelliittia, jotka pystyvät lentämään yhtenä avaruusaluksena paikannustekniikan ansiosta, ovat onnistuneet luomaan ensimmäisen "keinotekoisen täydellisen auringonpimennyksen" kiertoradalla. Tuloksena syntyneet koronakuvat osoittavat muodostelmalentotekniikan mahdollisuudet ja tuottavat samalla korvaamatonta tieteellistä tietoa, joka parantaa ymmärrystämme Auringosta ja sen arvoituksellisesta ilmakehästä.

Auringon sisäinen korona näyttää vihertävältä tässä kuvassa, jonka ASPIICS-koronagrafi on ottanut 23. toukokuuta 2025 Proba-3:ssa, ESA:n muodostelmalentolennolla. Tämä näkyvän valon spektrissä otettu kuva näyttää Auringon koronan samalla tavalla kuin ihmissilmä näkisi sen auringonpimennyksen aikana vihreän suodattimen läpi. Karvamaiset rakenteet (streemit) paljastettiin käyttämällä erityistä kuvankäsittelyalgoritmia. Kuva ESA/Proba-3/ASPIICS/WOW.

 

Tämän vuoden maaliskuussa Proba-3 saavutti sen, mitä mikään muu operaatio ei ole aiemmin saavuttanut: sen kaksi avaruusalusta, Coronagraph ja Occulter, lensivät 150 metrin päässä toisistaan täydellisessä muodostelmassa useiden tuntien ajan ilman minkäänlaisia Maasta lähetettyjä ohjauskomentoja. Kohdistettuina ne säilyttivät keskinäisen sijaintinsa millimetrin tarkkuudella - poikkeuksellinen saavutus, jonka mahdollistivat innovatiiviset navigointi- ja paikannustekniikat.

Saavutetun tarkkuuden osoituksena nämä kaksi avaruusalusta käyttävät muodostelmalentoaikansa keinotekoisten täydellisten auringonpimennysten luomiseen kiertoradalla - ne kohdistuvat Aurinkoon siten, että Occulter-avaruusaluksen mukana kuljettama 1,4 metrin kokoinen kiekko peittää Auringon kirkkaan kiekon Coronagraph-avaruusaluksen kohdalla ja heittää 8 senttimetrin levyisen varjon sen optiselle instrumentille ASPIICSille.

Tämän instrumentin, joka on lyhenne sanoista Association of Spacecraft for Polarimetric and Imaging Investigation of the Corona of the Sun, kehitti ESA:lle teollisuuskonsortio, jota johti Centre Spatial de Liège, Belgia. Kun sen 5 cm:n aukko on varjon peittämä, laite ottaa kuvia Auringon koronasta ilman, että Auringon kirkas valo häiritsee sitä.

Koronan havainnointi on ratkaisevan tärkeää aurinkotuulen eli Auringosta avaruuteen virtaavan aineen jatkuvan virtauksen havaitsemiseksi. Se on myös välttämätöntä, jotta voidaan ymmärtää koronamassapurkausten (coronal mass ejections, CME) toimintaa. Nämä ovat Auringon lähes päivittäin, erityisesti aktiivisuusjaksojen maksimin aikana, lähettämiä plasmapurkauksia, jotka poistuvat Auringosta.

Jos ja kun CME saavuttaa maapallon magneettikentän, ne voivat aiheuttaa upeita revontulia yötaivaalle, mutta ne aiheuttavat myös vakavia uhkia nykyteknologialle. Ne voivat häiritä merkittävästi viestintää, sähkönsiirtoa ja navigointijärjestelmiä maapallolla, kuten toukokuussa 2024.

Tämä kuva on yhdistelmä havainnoista, jotka on tehty 23. toukokuuta 2025 kolmella eri eurooppalaisella instrumentilla eri tehtävissä: Auringon kiekko (keinotekoisesti värjätty keltaisella) Proba-2:n äärimmäisen ultraviolettiteleskoopin (SWAP) kuvaamana, SOHO:n LASCO C2 -koronagrafiitin havaitsema ulompi korona (punaisella) ja Proba-3:n ASPIICS-koronagrafiitin yksityiskohtaisesti kuvaama sisäinen korona (vihreällä), joka täyttää aukot. Kuva ESA/NASA/Proba-2/Proba-3/SOHO/SWAP/ASPIICS/LASCO C2/WOW.

ASPIICSin ensimmäisten havaintokierrosten tuloksena saadut koronakuvat antavat esimakua arvokkaista tiedoista, joita voimme odottaa tältä auringonpimennystä tekevältä tehtävältä. Dietmar Pilz, ESA:n teknologia-, tekniikka- ja laatujohtaja, kommentoi: "Monet teknologiat, joiden avulla Proba-3 pystyi suorittamaan tarkan muodostelmalennon, on kehitetty ESAn yleisen tukiteknologiaohjelman kautta, samoin kuin itse tehtävä. On jännittävää nähdä, että nämä upeat kuvat vahvistavat teknologiamme maailman ensimmäisessä tarkkuusmuodostelmalennossa."

Auringon korona on lämpötilaltaan yli miljoona Kelviniä, paljon kuumempi kuin sen alla oleva Auringon pinta (fotosfääri). Tämä ristiriitainen lämpötilaero on ollut pitkään tiedeyhteisön puheenaiheena. Proba-3:n ASPIICS-ohjelma selvittää tätä mysteeriä tutkimalla koronaa hyvin lähellä Auringon pintaa. Se pystyy myös näkemään enemmän yksityiskohtia, sillä se havaitsee perinteisiä koronagrafeja himmeämpiä piirteitä, mikä johtuu siitä, että havaitsijalle tulevan hajavalon määrä on vähentynyt huomattavasti.

Joe Zender, Proba-3-hankkeen tutkija, lisää: "ASPIICSin ensimmäisten tietojen näkeminen on uskomattoman jännittävää. Yhdessä toisen aluksella olevan laitteen, Daran, mittausten kanssa ASPIICS auttaa osaltaan selvittämään kotitähteämme koskevia pitkäaikaisia kysymyksiä." Digitaalinen absoluuttinen radiometri (Digital Absolute Radiometer, DARA) mittaa Auringon kokonaissäteilyvoimakkuutta eli tarkalleen sitä, kuinka paljon energiaa Aurinko tuottaa kerrallaan. Proba-3:n kolmas tieteellinen laite, 3D Energetic Electron Spectrometer (3DEES), havaitsee Maan säteilyvyöhykkeillä olevia elektroneja ja mittaa niiden alkuperän suuntaa ja energiatasoja.

 

Miten luodaan auringonpimennys

"Olin aivan innoissani nähdessäni kuvat, varsinkin kun saimme ne ensimmäisellä yrittämällä", kommentoi Andrei Zhukov, Belgian kuninkaallisen observatorion ASPIICS-ohjelman päätutkija. "Nyt pyrimme pidentämään havaintoaikaa kuuteen tuntiin jokaisella ratakierroksella."  Kuvat käsiteltiin Belgian kuninkaallisen observatorion isännöimässä ASPIICS Science Operations Centre (SOC) -keskuksessa. Siellä tutkijoiden ja insinöörien tiimi luo koronagraafin toimintakäskyjä tiedeyhteisön pyyntöjen perusteella ja jakaa tuloksena saadut havainnot.

Andrei selittää: "Jokainen täyskuva - joka kattaa alueen peittyneestä Auringosta aina näkökentän reunaan asti - on itse asiassa muodostettu kolmesta kuvasta. Näiden välillä on erona vain valotusaika, joka määrittää, kuinka kauan koronagraafin aukko on alttiina valolle. Yhdistämällä nämä kolme kuvaa saamme täyden näkymän koronasta.

"Keinotekoisen auringonpimennyksen kuvat ovat verrattavissa luonnollisen auringonpimennyksen aikana otettuihin kuviin. Erona on se, että voimme luoda pimennyksen kerran 19,6 tunnin kiertoradalla, kun taas auringon täydellisiä pimennyksiä tapahtuu luonnossa vain noin kerran, hyvin harvoin kahdesti vuodessa. Kaiken lisäksi luonnolliset täydelliset auringonpimennykset kestävät vain muutaman minuutin, kun taas Proba-3 voi pitää keinotekoista pimennystään jopa kuusi tuntia."

Proba-3-operaation johtaja Damien Galano toteaa: "Kaksi avaruusalusta muodosti avaruudessa yhden jättimäisen koronagraafin, jonka ansiosta pystyimme vangitsemaan sisemmän koronan ja havaintojemme hajavalon määrä oli hyvin vähäinen, aivan kuten odotimme.”

"Vaikka olemme vielä käyttöönottovaiheessa, olemme jo saavuttaneet ennennäkemättömän tarkan muodostelmalennon. Tämän ansiosta saimme otettua ensimmäiset kuvat, jotka ovat epäilemättä erittäin arvokkaita tiedeyhteisölle."

”Tähän mennessä saavuttamamme muodostelmalennot suoritettiin itsenäisesti, mutta maavalvontaryhmän valvonnassa, joka oli valmis puuttumaan asiaan ja korjaamaan mahdolliset poikkeamat. Ainoa jäljellä oleva tehtävämme on saavuttaa täysi autonomia, jolloin luottamuksemme järjestelmään on niin suuri, ettemme edes rutiininomaisesti valvo sitä maasta käsin."

 

Uusia mahdollisuuksia "digitaalisiin pimennyksiin"

Proba-3:n henkeäsalpaavat kuvat synnyttävät myös pienen vallankumouksen tavassa, jolla tietokonemallit simuloivat Auringon koronaa ja luovat "digitaalisia pimennyksiä".  Viime vuosina useat laitokset eri puolilla Eurooppaa ovat kehittäneet malleja, joilla voidaan simuloida näitä havaintoja ja antaa tutkijoille mahdollisuus tarkastella Aurinkoa, mutta simulaatioiden luomiseen tarvittava lähdeaineisto puuttuu.  

"Nykyiset koronagraafit eivät pärjää Proba-3:lle, joka tarkkailee Auringon koronaa lähes auringon pinnan reunaan asti. Tähän asti tämä on ollut mahdollista vain luonnollisten auringonpimennysten aikana", sanoo Jorge Amaya, ESA:n avaruussäämallinnuksen koordinaattori.

"Tämä valtava havaintovirta auttaa parantamaan tietokonemalleja entisestään, kun vertailemme ja säädämme muuttujia vastaamaan todellisia kuvia. Yhdessä KU Leuvenin ryhmän kanssa, joka on yhden tällaisen mallin takana, olemme pystyneet luomaan simulaation Proba-3:n ensimmäisistä havainnoista." 

KU Leuvenin COCONUT-ohjelmisto on yksi monista aurinkokoronamalleista, jotka on integroitu ESAn virtuaaliseen avaruussäämallinnuskeskukseen (VSWMC). Se voidaan yhdistää laajaan joukkoon tietokonemalleja, jotka kuvaavat muita Auringon ja Maan välisiä fysikaalisia prosesseja. Kaikkien näiden mallien avulla saadaan kattava kuva planeettaamme vaikuttavista auringon ilmiöistä ja autetaan kansalaisia ja teollisuutta valmistautumaan niihin.

 

Tietoa Proba-3:sta

Proba-3-operaatiota johtaa ESA, ja sen on koonnut espanjalaisen Senerin johtama konsortio, johon osallistuu yli 29 yritystä 14 maasta ja jossa keskeisessä asemassa ovat espanjalaiset GMV ja Airbus Defence and Space sekä belgialaiset Redwire Space ja Spacebel. Satellitit lähetettiin avaruuteen 5. joulukuuta 2024 PSLV-XL-kantoraketilla Satish Dhawanin avaruuskeskuksesta Sriharikotasta Intiasta.

Proba-3 suunnitelmasta ja toiminnasta on aikaisemmin julkaistu Avaruusmagasiinissa artikkeli otsikolla Proba-3 aurinko-observatorio avaruuteen.