Komeetta 3I/ATLAS

KAK – Ensimmäinen tähtienvälisestä avaruudesta tullut komeetta, 3I/ATLAS, ohitti tänään Marsin suhteellisen läheltä. Etäisyyttä Marsiin oli vain noin 0,19 au (30 miljoonaa km) kello 4 UTC aikaan (kello7 Suomen aikaa). Komeetan nopeus Marsin suhteen oli noin 86 km/s. Komeetan liikerata on päinvastainen kuin Marsin liikesuunta Auringon ympäri, joten kohtaamisnopeus on melkoisen suuri.

NASAn julkaisema kuva komeetta 3I/ATLAS:sta. Kuvassa näkyy koma ja siitä lähteä pyrstö. Taustataivaan tähdet näkyvät viiruina kaukoputken seuratessa komeettaa. Kuva NASA.

Komeetta on siis retrogradisella radalla, radan inklinaatio on 135,5°. Tämä tarkoittaa sitä, että komeetan liikesuunta on Aurinkokunnan yleistä liikesuunnan suhteen vastakkainen. Tästä johtuu, että myös havaintoikkunat ovat suhteellisen lyhyitä Aurinkokuntamme komeettoihin verrattuna.

Marsin kiertoradalla ja Marsin pinnalla olevat luotaimet tekevät havaintoja komeetan ollessa Marsia lähimmillään. Luotaimia ei kuitenkaan ole suunniteltu komeettojen havaitsemiseen, joten niillä on hyvin rajalliset kyvyt tehdä merkittäviä havaintoja.

Marsin kiertoradalla olevilla ESA:n Mars Express ja ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) ovat avainasemassa havaintojen teossa. Myös Marsin kiertoradalla oleva Mars Reconnaissance Orbiter:n on tarkoitus tehdä havaintoja komeetasta. Näillä laitteilla on mahdollista havaita komeetan komaa ja pyrstöä, jotka koostuvat pölystä ja kaasuista, sillä ne ovat näkyviä luotainten kameroissa. Lisäksi luotaimissa on spektrografeja, joilla voidaan tehdä havaintoja vedestä ja hiilidioksidista ja muista haihtuvista kaasuista. Lisäksi niiden avulla on mahdollista tehdä pitkittäishavaintoja, kuinka koman ja pyrstöjen kirkkaudet muuttuvat sinä aikana, kun komeetta on luotainten havaintolaitteiden näkyvissä.

Komeetta saavuttaa perihelin lokakuun 29. päivänä. Silloin sen etäisyys Auringosta on 1,356 au (203 456 000 km) ja komeetan nopeus on noin 68 km/s. Perihelin jälkeen komeetan rata vie sen kauemmaksi Auringosta ja lopulta komeetta poistuu Aurinkokunnasta.

Marsin jälkeen komeetta tulee Jupiterin läheisyyteen, vaikka ohitus tapahtuukin melko kaukaa. Lyhimmillään komeetan ja Jupiterin välinen etäisyys on maaliskuun 16. päivänä 2026. Silloin näiden kappaleiden välinen etäisyys toisistaan on 0,359 au.

Saturnuksen radan komeetta ylittää heinäkuussa 2026, Uranuksen toukokuussa 2027 ja Neptunuksen maaliskuussa 2028. Nämä Aurinkokuntan uloimmilla radoilla olevat planeetat ovat kaikki kaukana komeetasta sen ylittäessä niiden radat.

Komeetan rata on merkitty punaisella viivalla ja himmeällä harmaalla on merkitty ekliptikantaso ja siihen liittyvät pystysuorat viivat kertovat radan korkeuden ekliptikan suhteen. Komeetta (liike vasemmalta oikealle) on tähän asti ollut ekliptikan eteläpuolella mutta Marsin ohittamisen jälkeen se siirtyy ekliptikan pohjoispuolelle. Kuvakaappaus Van Buiten komeettasivun ratalaskurista.

Maan suhteen komeetta on kaiken aikaa melkoisen kaukana. Lyhimmillään komeetan etäisyys Maasta on joulukuun 19. (2025) päivänä, jolloin sen etäisyys on 1,797 au. Suuresta etäisyydestä johtuen, komeetan kirkkaus on vähäinen. Tänään se näkyisi parhaimmillaan noin m_v=12,7 kirkkaudella, etäisyyden ollessa noin 2,492 au. Lisäksi sen deklinaatio on pieni ( –10° 38’). Lisäksi sen havaitsemisen tällä hetkellä estää Auringon läheisyys. Seuraavan kerran komeettaa voidaan havaita Maasta marraskuusta alkaen, jolloin sen kirkkauden arvioidaan olevan suurin, noin m_v=11,5.

Joulukuussa komeetasta voisi tehdä havaintoja kohtalaisen kokoisella harrastaja kaukoputkella. Etäisyyden ollessa lyhin (19.12.2025) komeetan lasketaan olevan kirkkaudeltaan m_v=13,7. Valokuvaamalla ja pinoamalla muutaman kymmen kuvaa, sen pitäisi tulla näkyville kohtalaisen helposti. Joulukuussa komeetan deklinaatio on noin 7° ja se kasvaa hiljalleen ajan kuluessa, joten Suomesta se näkyy kohtalaisella korkeudella. Havaintoaika vain on aamuyöstä tai varhain aamulla (etelämerdiaanin ylitys on noin kello 5.20), jolloin komeetta on korkeimmillaan horisontista 35° (Tampere) korkeudella.

 

Kuinka suuri on komeetta 3I/ATLAS?

Kuten aina, uuden kohteen koko kiinnostaa niin tutkijoita kuin maallikkojakin. Komeetat ovat erityisen vaikeita kohteita, sillä ne ovat lähes aina niin pieniä kappaleita, että itse komeettaydintä on lähes mahdotonta nähdä. Pienen koon lisäksi ytimen havaittavuutta vaikeuttaa komeetan ympärille kehittyvät kaasukehä, jonka kirkkaus estää ytimen näkymisen melko tehokkaasti.

Elokuussa 2025 julkaistujen Hubble-havaintojen perusteella ytimen säde on enintään 2,8 km, jos oletetaan albedon olevan 0,04. Tämä antaa ylärajaksi halkaisijan noin 5,6 km. Samassa analyysissä alaraja saatiin noin 0,16 km:n säteelle. Tämä riippuu siitä, mitä haihtuvia aineita (vesijää, hiilimonoksidi) komeetassa on.

Parhaiden havaintojen perusteella 3I/ATLAS:n ytimen koko on todennäköisesti alle 5 – 6 km halkaisijaltaan. Arviot pienemmästä ytimestä, noin kilometrin luokkaa, ovat täysin mahdollisia. Suuret, kymmenien kilometrien kokoluokkaa olevat vaihtoehdot jäävät vähemmän todennäköisiksi, mutta niitä ei voi täysin sulkea pois ennen kuin lisähavaintoja saadaan.

 

Lähteet

·         ArXiv: Hubble observations of interstellar comet 3I/ATLAS

·         ArXiv: SPHEREx observations of 3I/ATLAS

·         Astrobiology.com: Hubble makes size estimate of interstellar comet 3I/ATLAS (2025-08-29)

·         Avi Loeb (Medium): Is the nucleus of 3I/ATLAS 15 kilometers in diameter?

·         astro.vanbuiten.nl

 

 

Webb paljastaa uusia yksityiskohtia ja mysteerejä Jupiterin revontulessa

NASA/ESA/CSA weic2510 — Science Release

NASA/ESA/CSA James Webb -avaruusteleskooppi on taltioinut aurinkokuntamme suurimman planeetan revontulien uusia yksityiskohtia. Jupiterissa havaitut revontulet ovat satoja kertoja kirkkaampia kuin maapallolla. Webbin herkkyyden avulla tähtitieteilijät ovat tutkineet ilmiöitä ymmärtääkseen paremmin Jupiterin magnetosfääria.

Nämä havainnot Jupiterin revontulista (kuvassa vasemmalla) on otettu Webbin Near-InfraRed-kameralla (NIRCam) 25. joulukuuta 2023 (F335M-suodatin). Tutkijat havaitsivat, että kolmivetyionin emissio on paljon vaihtelevampaa kuin aiemmin on uskottu. H⁺₃ syntyy, kun korkeaenergiset elektronit törmäävät molekyylivetyyn. Koska tämä emissio loistaa kirkkaasti infrapunaisella aallonpituudella, Webbin instrumentit pystyvät havaitsemaan sitä. Oikealla olevassa kuvassa on Jupiter osoittamassa havaittujen revontulien sijaintia.

Kuva: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatory of Paris), Leigh Fletcher (University of Leicester), Michael H. Wong (UC Berkeley), Joseph DePasquale (STScI), J. Nichols (University of Leicester), M. Zamani (ESA/Webb).

 

Revontulet Jupiterissa syntyvät, kun korkeaenergiaiset hiukkaset pääsevät planeetan kaasukehään sen magneettinapojen lähelle ja törmäävät kaasuatomeihin. Paitsi että Jupiterin revontulet ovat valtavan kokoisia, ne ovat myös satoja kertoja energisempiä kuin Maassa. Täällä reposet johtuvat aurinkomyrskyistä, jolloin varautuneet hiukkaset törmäävät yläilmakehään, virittävät atomit ja saavat ne hehkumaan punaisen, vihreän ja violetin värejä.

Samaa tapahtuu Jupiterilla mutta siellä on lisälähde revontulille: kaasujättiläisen voimakas magneettikenttä nappaa ympäristöstään varautuneita hiukkasia. Tähän sisältyvät aurinkotuulen sisällä olevien varautuneiden hiukkasten lisäksi myös sen kiertävän kuun Ion vulkaanien avaruuteen heittämät hiukkaset. Ion tulivuoret sylkevät hiukkasia, jotka poistuvat kuun gravitaatiokentästä ja päätyvät kiertämään Jupiteria. Myös Auringon aurinkomyrskyjen aikana sinkoamat varautuneet hiukkaset saavuttavat planeetan. Jupiterin suuri ja voimakas magneettikenttä vangitsee varautuneita hiukkasia ja kiihdyttää niitä valtaviin nopeuksiin. Nämä nopeat hiukkaset ja energiset hiukkaset iskeytyvät planeetan ilmakehään, mikä virittää kaasun atomit ja virityksen purkautuessa vapautuva energia näkyy revontulina.

Nyt Webbin ainutlaatuiset kyvyt tarjoavat uusia oivalluksia Jupiterin revontulista. Teleskoopin herkkyyden ansiosta tähtitieteilijät voivat käyttää lyhyempiä valotusaikoja nopeasti vaihtelevien revontulien piirteiden havaitsemiseksi. Webb:n avulla Jonathan Nicholsin johtama tutkijaryhmä (Leicesterin yliopistosta Iso-Britanniast keräsi uutta tietoa Near-InfraRed Camera (NIRCam) joulupäivänä 2023.

“Mikä joululahja se olikaan - se hämmästytti minut!” jaettu Nichols. “Halusimme nähdä, miten nopeasti revontulet vaihtuvat, ja odotimme, että ne hupenevat ja sammuvat hitaasti, ehkä noin varttitunnin aikana. Sen sijaan havaitsimme koko revontulialueen pörräävän ja poksahtelevan valossa, joka vaihteli joskus sekunnin välein”.

Tutkimusryhmän tiedot havaitsivat, että kolmeprotonisen vetyionin (H⁺₃), emissio on paljon vaihtelevampi kuin aiemmin uskottiin. Havainnot auttavat kehittämään tutkijoita ymmärtämään, miten Jupiterin yläilmakehä lämmitetään ja jäähdytetään. 

Tutkimusryhmä paljasti myös joitakin selittämättömiä havaintoja tiedoissaan.

“Mikä teki näistä havainnoista vieläkin erikoisempia, on se, että otimme myös samanaikaisesti ultravioletti kuvia Hubble Space Teleskooppilla” lisäsi Nichols. "Outoa kyllä, Webbin havaitsemalla kirkkaimmalla valolla ei ollut vastinetta Hubblen kuvissa. Tämä on jättänyt meidät raapimaan päätämme. Jotta sekä Webbin että Hubblen havaitsema kirkkausyhdistelmä syntyisi, tarvitaan ilmeisesti mahdoton yhdistelmä, jossa ilmakehään osuu suuria määriä hyvin matalaenergisiä hiukkasia! Emme vieläkään ymmärrä, miten tämä tapahtuu."

Ryhmä aikoo nyt tutkia tätä eroa Hubblen ja Webbin tietojen välillä ja tutkia laajempia vaikutuksia Jupiterin ilmakehään ja avaruusympäristöön. He aikovat myös seurata tätä tutkimusta lisää Webb-havaintoja, joita he voivat verrata NASAn Juno-avaruusaluksen tietoihin selvittääkseen paremmin arvoituksellisen kirkkaan emission syytä. Nämä oivallukset voivat myös tukea Euroopan avaruusjärjestön Jupiter Icy Moons Exploreria (Juice), joka on matkalla Jupiteriin tekemään yksityiskohtaisia havaintoja jättimäisestä kaasuplaneetasta ja sen kolmesta suuresta valtamerellistä kuusta: Ganymedes, Callisto ja Europa. Nämä lähimittaukset auttavat meitä ymmärtämään, miten planeetan magneettikenttä ja ilmakehä ovat vuorovaikutuksessa, sekä Ion ja muiden kuiden varautuneiden hiukkasten vaikutusta Jupiterin ilmakehään.

Tulokset tutkimuksista julkaistiin 12. toukokuuta 2025 Nature Communications -verkkojulkaisussa (vapaasti luettavassa).

 

Lisätietoja

Webb on NASAn, ESAn ja Kanadan avaruusjärjestön (CSA) kansainvälisen kumppanuusohjelman toistaiseksi suurin avaruusteleskooppi.

 

 

NASAn Europa Clipper-luotain lähetettiin kohti Jupiterin Europa-kuuta

Maanantaina (14.10.2024) NASA lähetti uusimman Jupiterin järjestelmää ja erityisesti Europa-kuuta havainnoivan planeettojen välisen luotaimensa. Kantorakettina oli SpaceX yhtiön Falcon Heavy Block 5. Massaa Clipperillä on 6 065 kg (3 241 kg / 2 750 kg) ja se saa käyttövoimansa isoista (14,2 × 4,1 m²) aurinkokennoista, jotka tuottavat sähköä noin 600 watin teholla Jupiterin kiertoradalla.

NASAn Euroa Clipper lähdössä Falcon 9 Heavy-kantoraketilla maanantaina 14.10.2024. Kuva NASA/Clipper.

Matka Jupiteria kohti ei mene aivan suoraan, sillä massiivinen Europa Clipper-luotain tarvitsee lisänopeutta, jotta matka-aika ei kasvaisi kohtuuttoman pitkäksi. Lisänopeutta luotain saa käyttämällä Marsia ja Maata gravitaatiolinkoina. Marsin ohitus tapahtuu helmikuussa 2025 ja maapallon ohi luotain suihkaisee joulukuussa 2026. Jupiterin kiertoradalle Clipper asettuu huhtikuussa 20230.

Jupiterin kiertoradalle asettumiseen se käyttää jarruttamiseen jälleen gravitaatiolinkoa. Toisin sanoen, luotain lähestyy Jupiteria sellaisella radalla, että se joutuu luovuttamaan energiaansa planeetalle. Tämän seurauksena Clipperin rata tulee olevaan erittäin soikea ja sitä täytyy säätää aktiivisesti rakettimoottoreilla jonkin verran, jotta Europa-kuun lähiohitukset tulevat tapahtumaan ja toistumaan. Kaikkiaan luotain tekee 49 kierrosta Jupiterin ympäri. Lähimmillään Clipperin ja Europa-kuun jäsen pinnan välinen etäisyys on noin 25 km.

Europa Clipper -luotaimen malli. Kuva Wikimedia Commons.

Jupiterin ympäristö on erittäin vaikea mille tahansa luotaimelle. Jupiterin laaja ja voimakas magneettikenttä säteilyvyöhykkeineen kuormitta elektronisien laitteiden kestävyyttä merkittävästi. Tästä syystä Clipperin rata pidetään erittäin soikeana, jotta elektronisten laitteiden toiminta-aika ei lyhenisi liian nopeasti. NASA arvio luotaimen kestävän Jupiterin olosuhteita noin neljän vuoden ajan.

Glipperin on tarkoitus tehdä tarkkoja havaintoja seuraavasti:

Määritetään Europan jäisen kuoren paksuus ja ymmärretään, miten Europan valtameri on vuorovaikutuksessa pinnan kanssa.

Määritetään Europan valtameren koostumusta sen määrittämiseksi, onko siinä aineksia, jotka mahdollistavat ja ylläpitävät elämää.

Havaitaan, miten Europan pinnanmuodot ovat muodostuneet, ja etsitään merkkejä viimeaikaisesta toiminnasta, kuten liukuvia kuorilaattoja tai vettä avaruuteen purkautuvia savupiippuja.

Luotaimessa on laaja valikoima tieteellisiä instrumentteja (yhteensä 9 kpl) edellä lueteltujen tavoitteiden saavuttamiseksi:

1. Kamerajärjestelmät EIS, E-THEMIS:

Clipper käyttää muun muassa suuritarkkuuksisia kameroita kartoittaakseen Europan jäistä pintaa ja sen alla mahdollisesti olevaa valtamerta. Nämä laitteet pystyvät havaitsemaan pinnan kemiallista koostumusta ja etsimään merkkejä jäästä purkautuvasta vedestä tai muista prosesseista.

2. Spekrometrit Europa-UVS, MISE:

Europa Clipperin spektrometri ja spektrografi analysoivat tulevaa infrapuna- ja ultraviolettivaloa purkaakseen tuon tiedon ja paljastaakseen Europan pinnan koostumuksen ja Europan lähellä avaruudessa olevien hiukkasten koostumuksen.

3. Tutka ja gravitaatio Gravity/Radio Science , REASON:

Painovoimakokeessa analysoidaan avaruusaluksen Maahan lähettämien signaalien taajuussiirtymiä (samoja signaaleja, joita käytetään viestinnässä ja navigoinnissa) Europan sisäisen rakenteen tutkimiseksi. Tutkalaite lähettää radiolähetyksiä Europan jäiseen kuoreen ja analysoi heijastuneita signaaleja "nähdäkseen" sisäisiä piirteitä.

 4.      Magnetometri ja plasmainstrumentit ECM, PIMS:

Näiden avulla mitataan Europan magneettikenttää, jonka perusteella voidaan saada tietoa valtameren syvyydestä ja suolapitoisuudesta. Näiden mittausten avulla voidaan päätellä, kuinka vahvasti suolainen vesi johtaa sähköä, mikä antaa vihjeitä valtameren koostumuksesta.

5. Kemialliset analyysit: MASPEX, SUDA:

Näillä instrumenteilla tutkitaan kuun pintakerroksesta mahdollisesti purkautuvia kaasuja ja hiukkasia, kuten vesihöyryä tai muita yhdisteitä, jotka voisivat kertoa biologisista tai geologisista prosesseista.

Luotaimen tehtävä ei ole tarkoitus etsiä elämää, vaan kartoittaa elämän mahdollisuuksia maapallon ulkopuolella. Clipper ei voi laskeutua Europan pinnalle, sillä jäänalainen meri voi ylläpitää eläviä organismeja. Jos näin on, Clipperin mukanaan tuomat mikrobit voisivat saastuttaa tai jopa tuhota alkuperäisen mikrobikannan. Clipper on tietysti desinfioitu erittäin perusteellisesti, mutta täysin mikrobeista tuskin on päästy eroon. Ja vaikka Jupiterin järjestelmän avaruusympäristö on erittäin tappava elämälle, jossakin suojaisassa kolossa mikrobien elossa säilymisen mahdollisuus on olemassa neljän toimintavuoden ajan.

Mitä siis tapahtuu Clipperille kun sen toiminta-varsinaisesti päättyy? Jos luotain on neljän vuoden jälkeen toimintakuntoinen ja sillä on riittävät ajoainevarat, niin tehtävän jatkaminen on silloin mahdollista ja jopa todennäköistä.

Jos havaintoinstrumentteja on tuhoutunut merkittävästi tai jostakin muusta syystä luotainta ei enää voitaisiin käyttää, se todennäköisesti ohjattaisiin törmäämään Kallistoon tai Ganymedeen. Molemmat kuut ovat kauempana Jupiterista kuin Europa, joten niiden mahdollisuus ylläpitää nestemäistä vettä on paljon pienempi kuin Europalla. Näin ollen nämä uloimmat kuut voisivat sopia luotaimen loppusijoituspaikaksi. Yksi vaihtoehto on, että luotain ohjattaisiin Jupiteriin viecälle radalle. Aikaisemmin Galileo- ja Cassini-luotaimet on tuhottu tällä tavalla.