Komeetta ISON on vihreä

Kuvan komeetasta nappasi Hubble.
Se on otettu mustavalkoisena ja
värjätty kuvankäsittelyssä.
Kuva Nasa/HST.

Jännityksellä seuraamamme komeetta C/2012 S1 (ISON) näyttää olevan väriltään vihreä. Väri on seurausta lähinnä kahdesta valoa emittoivasta kaasusta: syaanista (CN) ja kaksiatomisesta hiilestä (C₂). Komeetta on vielä liian himmeä näkyäkseen paljain silmin, arvioitu kirkkaus tällä hetkellä on noin 11^m vaikka hajontaa havainnoissa on vielä runsaasti.

Tuoreet havainnot ovat varmistamassa, että ensihavaintojen perusteella tehdyt kirkkausarviot olivat liian optimistisia 1–2 kirkkausluokkaa (magnitudia). Sen sijaan perihelin aikainen kirkkaus näyttäisi kasvaneen ainakin jonkin verran, saavuttaen maksimissaan noin –11^m. Jos tämä toteutuu, niin silloin komeetta olisi helposti nähtävissä päiväaikana vaikka kirkas auringonkilo häikäisee. Tämä kuitenkin on hyvin paljon kiinni siitä, millainen havaintopaikan säätila ja ilmakehän olosuhteet ovat. Utuinen tai yläpilvinen sää hukuttaa taakseen helposti koman, mutta täysin kirkas ja kuulas sää tuo komeetan näkyviin.

Perihelipäivä 28.11.

Päivän aamuna kaikki komeettabongarit odottavat näkevänsä erityisen hienon komeetan nousevan horisontista hieman ennen kello 9 (Tampereen horisontin mukaan). Jos komeetan pyrstö on kehittynyt hyvin ja on kirkas, se voi nousta horisontista tunteja ennen koman nousua. Onko itse pyrstö riittävän kirkas näkyäkseen, onkin sitten jo kokonaan toinen juttu sillä horisontti on ennen auringonnousua hyvin kirkas. Joka tapauksessa kello 7.30 aikoihin pyrstö suuntautuu noin 45° kulmassa komeetasta vasemmalle kohti kappa Ophicus -tähteä Käärmeenkantajassa.

Tuntia myöhemmin komeetta ja Aurinko ovat vielä horisontin alapuolella ja taivas liian valoisa pyrstön näkymiselle. Kello 9 aikaan komeetta on juuri ja juuri horisontin yläpuolella ja Aurinko vielä horisontin alapuolella. Tällöin komeetan koman pitäisi näkyä selvästi. Jos pyrstöä on näkyvissä, niin se kohoaa horisontista vasemmalle kallistuen.

Kuinka komeetta näkyy ensimmäisten aamun tuntien jälkeen, kaikki on kiinni itse komeetan kehityksestä. Jos koma pysyttelee kirkkaana, havaitsemisen päivän aikana voi olla helppoa. Jos taas kirkkaus putoaa hyvin nopeasti, komeetan näkyminen ei ole lainkaan varmaa.

Marraskuun 28.päivän ilta palauttaa komeetan näkyville auringonlaskun (kello 15.15) jälkeen. Jos komeetta on noudattelee ennustettua kirkkautta, sen pitäisi tulla näkyville viimeistään noin puoli tuntia auringonlaskun jälkeen.  Komeetta on tällöin vain alle puolen asteen korkeudessa ja pyrstö suuntautuu ylös oikealle lounaisessa horisontissa. Kovin pitkään komeetta ei kuitenkaan pystytä havaitsemaan sillä se painuu horisontin alapuolelle muutamassa minuutissa (kello 15.51).

29.11.

Seuraavana aamuna ennustettu komeetan kirkkaus kertoo olevan sen verran himmeä, että se ei paljain silmin (eikä kaukoputkellakaan) näy kirkkaalta aamutaivaalta. Tosin, ennuste on tässä kohdassa kaikkein epävarmin ja näkyminen riippuu koman kirkkauden kehityksestä. Oma arvaukseni on, että koma on näkyvissä joskin himmeänä.

Iltapäivällä kello 15.48 aikoihin komeetan pitäisi ilmaantua näkyville länsilounaassa noin parin asteen korkeudella.  Komeetta painuu kuitenkin horisonttiin jo kello 16.12, joten kovin pitkään havaintoja siitä ei pystytä vielä tekemään. Kirkkautta komeetalla on ennustettu olevan 0,4^m.

30.11.

Komeetta voi yrittää havaita aamutaivaalta. Se kohoaa horisontista kello 7.46 ja on kirkkaudeltaan 1,2^m. Tällöin se voi näkyä noin tunnin veran huolimatta kaiken aikaa kirkastuvasta taivaasta.

Iltataivaalle se ilmaantuu kello 15.45 hieman alle neljän asteen korkeuteen läntisessä horisontissa. Komeetan kirkkaus on noin 1,5^m ja se laskee horisonttiin noin 40 minuuttia myöhemmin.

1.12.

Komeetta on himmentynyt ja nyt sen kirkkaudeksi arvioidaan 2^m. Se on kuitenkin sen verran riittävä, että komeetan nousun horisontin yläpuolelle voi nähdä itä-kaakkoisesta horisontista kello 7.23 aikoihin. Näkyvissä sen pitäisi pysytellä arviolta reilun tunnin verran. Pyrstö kohoaa suoraan ylöspäin.

Iltapäivällä komeetta tulee näkyväksi suunnilleen samoihin aikoihin kuin edellisenä päivänä. Korkeutta on noin viisi astetta ja pyrstö suuntautuu noin 45 asteen kulmassa ylös oikealle. Komeetan kirkkaus on kuitenkin pudonnut jonkin verran (2,2^m) joten sään täytyy olla edelleen kirkas ja kuulas.

Kuten monet kerrat olen painottanut, komeetan kirkkauden kehitystä on vaikea arvioida. Erityisen vaikeaa se on auringonhipojille, sillä ne voivat kadota kokonaan perihelin aikana tai jopa ennen sitä. Ne jotka selviävät periheliohituksesta, voivat himmetä nopeasti (kuten tämä ISONin odotetaan tekevän). Toisaalta, komeetan absorboima lämpö voi saada aikaan yllättäviä purkauksia jopa pitkän ajan kuluttua periheliohituksesta. Näin ollen kaikki kirkkausennusteet ovat hyvin spekulatiivisia ja perustuvat oletukseen, että komeetta käyttäytyy kuten komeetat keskimäärin. Niin myös tässä artikkelissa ja blogissa. Jos poikkeamia tapahtuu, toivottavasti ne ovat kirkkaampaan suuntaan.

Komeetta ISON on kirkastumassa

Nasa kuvasi avaruuskaukoputki Hubblella ISON-komeetan.
Kuva Nasa.

Nasa valokuvasi c/2012 S1 (ISON) komeettaa kesäkuussa. Uudet kuvat osoittavat komeetan kirkastuneen suunnilleen odotusten mukaisesti. Eritoten komeetan avaruuteen ”vuotavan” hiilidioksidin ja pölyn määrä näyttävät lisääntyneen sen mukaan mitä lähemmäksi aurinkokunnan sisäosia komeetta lähestyy. 

Kuvaushetkellä kesäkuun 13. päivänä komeetta oli 3,35 au:n^[1] etäisyydellä Auringosta.

Komeetan jäinen ydin näyttäisi olevan kutakuinkin 5 km halkaisijaltaan. Tämä on uusien komeettojen keskikastia, ehkä aavistuksen verran keskiarvoa suurempi. Kaikkein suurin tunnettu komeettaydin on Hale-Bopp:lla (C/1995 O1), joka arvioitiin noin 40–160 km kokoiseksi^[2].

ISON-komeettan ytimen massaa on tässä vaiheessa hieman vaikea määrittää ilman oletuksia. Nasan arvio on melkoisen epävarma, alarajan ollessa 3,5 miljoonassa tonnissa ja ylärajan tuhatkertainen alarajaan nähden (3,5 miljardia tonnia). Koska komeetta on mitä ilmeisimmin ensimmäistä kertaa aurinkokunnan sisäosassa, sen keskitiheys on vielä täysi arvoitus.

Tiheyteen vaikuttavat vesijään lisäksi komeetan sisältämät helposti haihtuvat kaasut kuten hiilidioksidi, hiilimonoksidi (häkä), ammonium, natrium, vety ja sen yhdisteet (CH₄), syaani (CN) ja luonnollisesti komeetan sisältämät kiinteässä olomuodossa olevat pölyt (SiO₂, C jne.). Lisäksi komeetan ytimessä voi olla suuriakin aukkoja tai se voi olla hyvin huokoinen.

ISON-komeetan alkuperä, kuten kaikkien muidenkin komeettojen, on Oortin pilvessä ^[3] aurinkokunnan ulko-osassa. Komeetan lämpötila Oortin pilvessä ollessaan on hyvin lähellä absoluuttista nollapistettä, jolloin kaikki helposti haihtuvatkin aineet pysyvät kiinteässä olomuodossa kymmeniä miljardeja vuosia.

Ratkaiseva muutos tapahtuu vasta sitten, kun jonkin gravitaatiohäiriön (ohittava tähti, tai joku toinen komeettaydin) saa aikaan komeettaytimen radassa pienen muutoksen, jonka seurauksena se lähestyy lopulta aurinkokunnan sisäosia.

Mitä lähemmäksi Aurinkoa komeettaydin lähestyy sitä enemmän se absorboi itseensä lämpösäteilyä. Ytimen lämpötila kohoaa (suurimmaksi osaksi vain komeettaytimen pinnalta), jonka seurauksena ensimmäisenä herkästi haihtuvat kaasut haihtuvat ja jonkin verran kiinteää pölyä vapautuu. Komeetasta irronnut kaasu ja pöly jää komeettaytimen ympärille ja muodostaa eräänlaisen ilmakehän, ns. koman, ja lopulta kaasuja pölymäärän lisääntyessä myös pyrstön. Tämä tapahtuu yleensä planeettakunnan alueella, jossakin Saturnuksen tai Jupiterin ratojen tuntumassa.

Jos ja kun komeetan rata tuo sen yhä syvemmälle aurinkokunnan sisäosia, niin kaasujen haihtuminen ja pölyn vapautuminen voimistuu ja komeetta saa itselleen aina vain pitenevän pyrstön. Pölystä muodostunut pyrstö seuraa (tässä vaiheessa) suunnilleen komeetan rataa, mutta kaasupyrstö (yleensä ionisoituneita kaasuja) suuntautuu poispäin Auringosta aurinkotuulen vaikutuksesta. Aurinkoa lähestyttäessä molemmat pyrstöt suuntautuvat poispäin Auringosta, koska aurinkotuulen tiheys ja valon aiheuttama dynaaminen paine kasvavat. Suurimpien komeettojen pyrstöjen pituudet mitataan sadoissa miljoonissa kilometreissä.

ISON-komeetan radasta ja näkymisestä olen kirjoittanut aikaisemmin blogissani ”Hubble nappasi kuvan ISON-komeetasta”, joten en tällä kertaa palaa siihen teemaan.

Huomatukset

[1] Astronominen yksikkö (au ) on likipitäen maapallon keskietäisyys Auringosta. Nykyisin sitä ei kuitenkaan ole määritelty tällä tavalla, vaan sille on määrätty (IAU v. 2012) pituus, joka on 149 597 870 700 m. 

Maapallon keskietäisyyden määrittäminen on hieman ongelmallista, sillä Auringon sädettä ei tunneta aivan tarkasti. Lisäksi Aurinko menettää massaansa jonkin verran, jonka seurauksena maapallon keskietäisyys kasvaa ajan myötä. Määräämällä astronomisen yksikön pituus tietyksi metriluvuksi vältetään molempien epävarmuuksien aiheuttamat ongelmat.

[2] Etäisyys komeettaan Hale-Bopp oli lyhimmillään 1,315 au, joten ytimen kokoa oli vaikea määrittää ennen kuin perihelin jälkeen, jolloin komeetan kaasun haihtuminen ja pölyn muodostuminen olivat alentuneet sellaiselle tasolle, että itse jäisen ytimen valokuvaaminen oli mahdollista. Tällöin se oli jo niin etäällä, että koon tarkka määrittäminen ei enää onnistunut.

[3] Oortin pilvi on pallonmuotoinen kehä aurinkokunnan ympärillä, jonka sijoittuu 0,1–1 valovuoden etäisyydelle Auringosta. Pilvi muodostuu tuhansista miljardeista komeettaytimistä. Oortin pilvi kantaa keksijänsä alankomaalaisen Jan Oort (1900–1992) nimeä, joka päätyi tutkimuksiinsa nojautuen siihen, että aurinkokunnan ulko-osassa täytyy olla komeettaytimistä muodostunut pilvi. Hän julkaisi tutkimustuloksensa vuonna 1950. Suoranaisia havaintoja pilven olemassa olosta ei ole, vaan se voidaan päätellä komeettojen ratojen ja esiintymistiheyden perusteella.