Useat asteroidit ovatkin kaksoisasteroideja

Euroopan avaruusjärjestön (ESA) Gaia observatorion mittaustiedoista tutkijat ovat pystyneet määrittämään yli 150 000 asteroidin radat. Näiden joukosta havaittiin 352 asteroidia, jotka ovatkin binäärisiä eli kaksoisasteroideja. Nämä koostuvat yleensä isommasta ja hieman pienemmästä asteroidista, jotka kiertävät toisiaan järjestelmän massakeskipisteen ympäri. Kiertoliike näkyy kirkkaamman kappaleen huojuntana, sillä yleensä pienempi kappale, ”kuu”, on liian himmeä näkyäkseen.

Gaia observatorion kokoama tietokanta (Gaia DR3) on osoittautunut arvokkaaksi tutkimusaineistoksi mm. Aurinkokuntamme asteroidien tutkimuksissa. Havaintojen analysointi on paljastanut yli 350 asteroidin olevan binäärisiä, eli kahdesta asteroidista koostuvia. Aikaisemmin kaksoisasteroideja on tunnettu vain noin 500. Tutkijoiden mukaan joka kuudes asteroidi voi olla binaarinen. Kuva ESA.

Ennen tätä tutkimusta ^[1] tunnetiin noin 500 kaksoisasteroidia, joten tunnettujen binääristen asteroidien määrä on saanut merkittävän lisäyksen. Tutkijat arvelevatkin, että joka kuudes asteroidi voisi olla kaksoisasteroidi.

Gaia avaruusteleskooppi aloitti havainnot joulukuun 19. vuonna 2013 Lagrangen pisteessä L2. Piste sijaitsee noin 1,5 miljoonan kilometrin etäisyydellä maapallon yöpuolella, jolloin Aurinko, Maa ja Kuu jäävät kaikki samalle puolelle ja näin ne eivät häiritse ulkoavaruuden kartoittamista. Gaian tehtävänä on tehdä tarkkoja astrometrisiä mittauksia tähtien ja myös Aurinkokuntamme pienkappaleiden (asteroidien) paikoista.

Gaian havaintoihin perustuva tietokantajulkaisu 3 (Gaia’s data release 3, Gaia DR3) julkistettiin 13. kesäkuuta vuonna 2022 ja on ollut siitä lähtien tutkijoiden (ja muiden) käytettävissä. Gaian päätavoite on tuottaa tarkkoja paikkamäärityksiä Linnunradan tähdistä ja muista kohteista. Paikkatietojen lisäksi tietokanta sisältää aikaisempaa tarkempia tietoja tähtien spektrometristä mittauksista kemiallisesta koostumuksesta, tähtien lämpötiloista, väreistä, massoista ja iästä. Näiden lisäksi tähtien liikenopeudet ovat erittäin oleellisia tietoja Gaian mittauksissa.

Edellä lueteltujen tietojen lisäksi tutkijat pystyvät entistä tarkemmin määrittämään kaksoistähtien ratoja sekä tutkimaan tähtijoukkojen dynamiikkaa ja kirkkauden vaihteluita. Eikä Gaian kokoamat tiedot rajoitu vain Linnunradan alueelle, sillä myös miljoonien galaksien ja lukuisten kvasaarien tiedot tarkentuvat.

 

Lisätietoja

[1] Tutkimusraportti on julkaistu Astronomy & Astrophysics tiedejulkaisunssa 8.8.2024 otsikolla ”Binary asteroid candidates in Gaia DR3 astrometry” https://doi.org/10.1051/0004-6361/202349122.

  

ESO kuvasi aurinkokuntamme suurimpia asteroideja

eso2114fi — Valokuvan julkistus — Pasi Nurmi

12. lokakuuta 2021

Tähtitieteilijät ovat kuvanneet 42 asteroidia, jotka ovat Marsin ja Jupiterin välisen asteroidivyöhykkeen suurimpia kohteita. Havainnot on tehty Euroopan eteläisen observatorion Chilessä sijaitsevalla Very Large Telescope (ESO:n VLT) kaukoputkella. Koskaan aiemmin näin suurta asteroidien joukkoa ei olla kuvattu yhtä tarkasti. Havainnot ovat paljastaneet, että kohteiden muodot ovat hyvin vaihtelevia pallomaisesta muodosta koiranluuta muistuttavaan muotoon. Havainnot auttavat tähtitieteilijöitä selvittämään aurinkokuntamme asteroidien alkuperää.

Asteroidit yhteiskuvassa. Kuva ESO.

Nämä yksityiskohtaiset kuvat 42:sta kohteesta ovat asteroiditutkimuksessa harppaus eteenpäin. Maanpäälliset teleskoopit ovat tehneet tämän mahdolliseksi, ja tutkimus on osaltaan vastannut perimmäiseen kysymykseen elämästä, maailmankaikkeudesta, ja kaikesta ^[1].

”Vain kolme suurta asteroidivyöhykkeen asteroidia on tähän mennessä kuvattu erittäin tarkasti: Ceres, Vesta ja Lutetia. Nasan avaruusluotaimet Dawn ja Rosetta sekä Euroopan avaruusjärjestö ovat vierailleet näissä kohteissa”, Pierre Vernazza, Laboratoire d'Astrophysique de Marseillesta Ranskasta, kertoi. Hän on johtanut Astronomy & Astrophysics -lehdessä tänään julkaistua asteroiditutkimusta. ”ESO-havaintomme ovat tuottaneet tarkkoja kuvia useista kohteista, joita on yhteensä 42.”

Aikaisempi yksityiskohtaisten asteroidihavaintojen pieni määrä tarkoitti sitä, että keskeiset ominaisuudet, kuten asteroidien 3D-muoto tai tiheys, olivat pääsääntöisesti tuntemattomia. Vernazza tutkimusryhmineen paikkasi vuosien 2017 — 2019 aikana tätä aukkoa tekemällä asteroidivyöhykkeen suurten asteroidien perusteellisen kartoituksen.

Suurin osa heidän 42:sta kohteestaan on kooltaan suurempia kuin 100 km. Tutkimusryhmä kuvasi erityisesti lähes kaikki asteroidivyöhykkeen asteroidit, jotka ovat suurempia kuin 200 kilometriä, joita 23:sta havaittiin 20. Tutkimusryhmän kaksi suurinta tutkimuskohdetta olivat Ceres ja Vesta, jotka ovat halkaisijaltaan noin 940 ja 520 kilometriä. Kaksi pienintä asteroidia olivat Urania ja Ausonia, joista kumpikin on vain noin 90 kilometriä.

Tutkimusryhmän rekonstruoitua kappaleiden muodot ryhmä ymmärsi, että havaitut asteroidit voidaan jakaa pääasiassa kahteen luokkaan. Jotkut ovat lähes täysin pallomaisia, kuten Hygiea ja Ceres, kun taas toisilla on erikoisempi, ”pitkulainen” muoto. Näiden kiistaton kuningatar on “koiranluu”-asteroidi Kleopatra.

Ceres ja Vesta ESOn VLT teleskoopilla kuvattuna. Molempia asteroideja on kuvattu luotaimista, mutta maanpinnalta niiden kuvaaminen on vaikeusasteeltaan selvästi vaativampi. Tällä tarkkuudella asteroideja ei ole aikaisemmin kuvattu ilmakehän läpi. Kuva ESO.

Yhdistämällä asteroidien muodot ja massat tiimi havaitsi, että tiheydet vaihtelivat merkittävästi koko otoksessa. Neljän vähiten tiheän asteroidin, kuten Lambertan ja Sylvian, tiheydet ovat noin 1,3 grammaa kuutiosenttimetrissä, joka vastaa suunnilleen hiilen tiheyttä. Suurimmat tiheydet, kuten Psychen ja Kalliopen, ovat vastaavasti 3,9 ja 4,4 grammaa kuutiosenttimetrissä, mikä ylittää timantin tiheyden (3,5 grammaa kuutiosenttimetrissä).

Suuri tiheysero viittaa siihen, että asteroidien koostumus vaihtelee merkittävästi, mikä antaa tähtitieteilijöille tärkeitä vihjeitä niiden alkuperästä. ”Havaintomme tukevat voimakkaasti ajatusta, että näiden kohteiden paikat ovat selvästi muuttuneet niiden muodostumisen jälkeen. Lyhyesti sanottuna tällainen valtava vaihtelu koostumuksessa voidaan ymmärtää vain, jos kappaleet ovat peräisin aurinkokunnan eri alueilta”, Josef Hanuš, Kaarlen yliopistosta Prahasta Tšekistä ja yksi tutkimuksen tekijöistä, sanoi. Tulokset tukevat erityisesti teoriaa, jonka mukaan vähiten tiheät asteroidit muodostuivat kaukaisilla alueilla Neptunuksen kiertoradan ulkopuolella ja siirtyivät sieltä nykyiselle paikalleen.

Ausonia ja Urania ovat pienimmät nyt kuvatut asteroidit. Kuva ESO.

Asteroidi havainnot olivat mahdollisia ESO:n VLT-laitteeseen asennetun Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE)-instrumentin herkkyyden ansiosta ^[2]. ”Aikaisempaa paremman SPHERE:n havaintotarkkuuden ansiosta, ja siitä, että asteroidivyöhykkeen suurien asteroidien muodoista oli aikaisemmin hyvin vähän tietoa, pystyimme merkittävästi edistämään tätä tutkimusalaa”, Laurent Jorda, yksi tutkimuksen kirjoittajista ja myös Laboratoire d'Astrophysique de Marseillesta, sanoi.

Tähtitieteilijät pystyvät havaitsemaan tarkasti vielä enemmän asteroideja tulevalla ESO:n Erittäin suurella kaukoputkella (ELT), jota parhaillaan rakennetaan Chilessä ja jonka on määrä aloittaa toimintansa myöhemmin tällä vuosikymmenellä. ”Tulevat ELT:n havainnot asteroidivyöhykkeen kohteista mahdollistavat läpimitaltaan 35 — 80 kilometrin suuruisten asteroidien havaitsemisen niiden sijainnista riippuen. Näissä voidaan havaita noin 10 — 25 kilometrin kokoisia kraattereita”, Vernazza sanoi. ”SPHERE:n kaltaisen instrumentin olemassaolo myös ELT:ssä antaisi meille mahdollisuuden kuvata samanlaisia kohteita jopa kaukaisessa Kuiperin vyöhykkeessä. Tämä tarkoittaa, että pystymme tutkimaan paljon suuremman joukon pieniä kappaleita ja niiden geologista historiaa maasta käsin.”

 

Huomautukset

[1] Douglas Adamsin Linnunradan käsikirja liftareille kirjassa numero 42 on vastaus ”elämän, maailmankaikkeuden ja kaiken äärimmäiseen kysymykseen”. Tänään 12. lokakuuta 2021 tulee kuluneeksi 42-vuotta kirjan julkaisusta.

[2] Kaikki havainnot on tehty Zürich IMaging POLarimeter (ZIMPOL)-laitteella, joka on näkyvillä aallonpituuksilla toimiva kuvantamispolarimetri ja osa SPHERE-instrumenttia.

Lisätietoa

Tämä tutkimus on esitelty Astronomy & Astrophysics lehdessä julkaistavassa artikkelissa (https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202141781).