3I/ATLAS on tavanomaisen kokoinen

KAK / ESA lehdistötiedote — Kansainvälinen tutkimusryhmä, johtajanaan David Jewitt (Department of Earth, Planetary and Space Sciences, UCLA, Los Angeles, CA 90095), on ottanut kaikkien aikojen terävimmän kuvan odottamattomasta tähtienvälisestä komeetasta 3I/ATLAS käyttämällä NASA:n/ESA:n Hubble-avaruusteleskooppia.

Tämä kuva tähtienvälisestä komeetasta 3I/ATLAS otettiin Hubble-avaruusteleskoopin laajakenttäkameralla 21. heinäkuuta 2025. Mittakaavapalkki on merkitty kaarisekunneissa. Pohjois- ja itäkompassinuolet osoittavat kuvan suunnan taivaalla. Tämä kuva on otettu näkyvän valon (max. 587,4 nm) aallonpituudella. Kuva: NASA, ESA, D. Jewitt (UCLA); kuvankäsittely: J. DePasquale (STScI).

Hubble-havaintojen ansiosta tähtitieteilijät voivat arvioida tarkemmin komeetan jäisen ytimen kokoa. Ytimen halkaisijan yläraja on 5,6 kilometriä, vaikka se voisi olla vain 320 metriä, tutkijat raportoivat. Hubble-kuvat asettavat tiukemmat rajoitukset ytimen koolle kuin aiemmat maanpäälliset arviot. Komeetan kiinteää ydintä ei voi tällä hetkellä havaita suoraan edes Hubblen avulla. Muiden observatorioiden, kuten NASA/ESA/CSA:n James Webb -avaruusteleskoopin, havainnot tulevat tarkentamaan tietojamme komeetasta, koon lisäksi myös sen kemiallisesta koostumuksesta.

Hubble kuvasi komeetan Auringon lämmittämältä puolelta purkautuvan pölypilven ja ytimestä poispäin virtaavan pölypyrstön. Tutkimustietojen mukaan massahäviö vastaa komeettoja, jotka havaitaan ensimmäisen kerran noin 480 miljoonan kilometrin etäisyydellä Auringosta. Pölymäärä on yhtäläinen aiemmin havaittujen Aurinkokuntaan kuuluvien ja Aurinkoa lähestyvien komeettojen massahäviön kanssa. Suuri ero on siinä, että tämä tähtienvälinen vierailija on peräisin jostain toisesta tähtikunnasta muualta Linnunradastamme.

3I/ATLAS kulkee Aurinkokuntamme läpi noin 58 km/s nopeudella, mikä on suurin koskaan mitattu vierailevalle kappaleelle. Tämä vauhti on todiste siitä, että komeetta on ajelehtinut tähtienvälisen avaruuden halki miljardeja vuosia. Useiden tähtien ja tähtisumujen ohitusten gravitaatiovaikutus on kiihdyttänyt komeetan nopeutta. Mitä kauemmin 3I/ATLAS on ollut tähtienvälisessä avaruudessa, sitä suuremmaksi sen nopeus on kasvanut.

Tutkimus julkaistaan The Astrophysical Journal Letters -lehdessä. Se on jo saatavilla täällä.

Plutolla yllättävä ilmiö: JWST vahvistaa usvan viilentävän vaikutuksen

KAK – Kaukainen kääpiöplaneetta Pluto on jälleen kerran yllättänyt tutkijat. Vuosikymmenen vanha arvoitus sen ilmakehän kylmyydestä on saanut ratkaisun, kiitos James Webb -avaruusteleskoopin (JWST) tarkkojen havaintojen. Tuore Nature Astronomy -lehdessä julkaistu tutkimus vahvistaa teorian vuodelta 2017: Pluton usvainen huntu ei ainoastaan lämmitä, vaan toimii myös tehokkaana jäähdyttimenä, joka selittää planeetan hyytävät olosuhteet.

Pluto New Horizons -luotaimen kuvaamana suunnilleen sellaisena kuin jos me näkisimme sen omin silmin. Kuva NASA/New Horizons.

Kaikki alkoi heinäkuussa 2015, kun NASAn New Horizons -luotain lensi Pluton ohitse ja lähetti Maahan ensimmäiset tarkat kuvat ja mittaustulokset tästä jäisestä maailmasta. Yksi suurimmista yllätyksistä oli Pluton ilmakehä. Se oli odotettua huomattavasti kylmempi.

Ilmakehämallien mukaan auringonvalon osuessa Pluton typpi- ja metaanipitoiseen kaasukehään sen olisi pitänyt lämmetä noin 100 kelviniin (noin –173 °C). New Horizonsin mittaukset paljastivat kuitenkin todellisen lämpötilan olevan vain noin 70 kelviniä (–203 °C). Jokin mekanismi siis poisti ilmakehästä lämpöä tehokkaammin kuin osasimme odottaa. Mutta mikä?

Vuonna 2017 tutkijat Xi Zhang, Darrell F. Strobel ja Hiroshi Imanaka esittivät Nature-lehdessä julkaistussa artikkelissaan selityksen. Heidän teoriansa mukaan avainasemassa ovat Pluton ilmakehän monimutkaiset hiilivety-yhdisteistä koostuvat usvahiukkaset – samat hiukkaset, jotka antavat Pluton ilmakehälle sinisen hohdon.

Pluton usvainen ilmakehä näkyy tässä osittain vastavaloisessa kuvassa. Kuva NASA/ New Horizons.

Teoria oli kaksijakoinen ja hieman paradoksaalinen:

1. Lämmitys: Kuten aiemmin oli ajateltu, usvahiukkaset imevät itseensä Auringon ultraviolettisäteilyä. Tämä prosessi lämmittää ilmakehän yläosia. Tämä oli odotettu osa yhtälöä.
2. Jäähdytys (uusi oivallus): Zhangin ja kollegoiden mullistava idea oli, että nämä samat usvahiukkaset säteilevät absorboimaansa energiaa erittäin tehokkaasti takaisin avaruuteen, mutta tekevät sen keski-infrapunan aallonpituuksilla. Tämä infrapunasäteily pääsee karkaamaan avaruuteen lähes esteettä, kuljettaen mukanaan valtavan määrän lämpöenergiaa.

Heidän mallinsa mukaan tämä jäähdytysmekanismi oli niin voimakas, että se ylitti reilusti hiukkasten aiheuttaman lämmitysvaikutuksen. Lopputuloksena oli ilmakehä, joka oli juuri niin kylmä kuin New Horizons oli mitannut. Teoria oli vakuuttava, mutta siltä puuttui vielä suora havaintotodiste – kukaan ei ollut havainnut tätä ennustettua infrapunahehkua.

Tässä kohtaa tarinaan astuu mukaan James Webb -avaruusteleskooppi. Sen MIRI-instrumentti (Mid-Infrared Instrument) on suunniteltu havaitsemaan juuri niitä keski-infrapunan aallonpituuksia, joilla Pluton usvan ennustettiin säteilevän.

Juuri julkaistussa Nature Astronomy -artikkelissa "Evidence of haze control of Pluto’s atmospheric heat balance from JWST/MIRI thermal light curves" tutkijaryhmä raportoi havainnoista, jotka osuvat naulan kantaan. JWST mittasi Pluton lämpökäyrää – eli sitä, miten planeetan lämpösäteily vaihtelee sen pyöriessä.

Havainnot paljastivat, että Pluton ilmakehä todellakin säteilee voimakkaasti keski-infrapuna-alueella, juuri kuten Zhangin ja kumppaneiden malli vuodelta 2017 ennusti. Tämä on suora todiste siitä, että usvahiukkaset toimivat Pluton ilmakehän termostaattina ja hallitsevat sen lämpötasapainoa. Usvan jäähdyttävä vaikutus on todellinen ja merkittävä.

Pluton arvoituksen ratkeaminen on merkittävä saavutus, jolla on laajempia vaikutuksia. Se osoittaa, että usvahiukkasilla voi olla yllättävän monimutkainen ja hallitseva rooli planeettojen ilmakehien energiataseessa. Tämä on otettava huomioon, kun tutkimme muita usvaisia kohteita Aurinkokunnassamme, kuten Saturnuksen kuuta Titania.

Mutta havainnon vaikutukset ulottuvat laajemmallekin kuin vain meidän Aurinkokuntaamme. Monet kaukaisista eksoplaneetoista voivat olla usvan peitossa! Pluton tapaus antaa meille uuden työkalun ja ymmärryksen siitä, miten näiden vieraiden maailmojen ilmastot voivat toimia. Usvainen ilmakehä ei välttämättä tarkoita lämmintä, vaan se voi päinvastoin viitata tehokkaaseen jäähdytykseen.

Tämä tarina on myös täydellinen esimerkki tieteellisestä prosessista toiminnassa: ensin arvoituksellinen havainto (New Horizons), sitten selittävä teoria ja ennuste (Zhang et al. 2017), ja lopulta teorian vahvistava ja ratkaiseva havainto (JWST 2025).

 

Maapallo saattoi olla suorassa kosketuksessa tähtien välisen aineen kanssa miljoonia vuosia sitten

Uusi tutkimus ehdottaa, että Maapallo on saattanut olla suorassa kosketuksessa kylmän, tiheän tähtien välisen aineen kanssa noin 2-3 miljoonaa vuotta sitten. Tämä olisi tapahtunut, kun Aurinkokunta kulki paikallisen kylmien pilvien nauhan (LRCC) läpi, joka sijaitsee Ilveksen tähdistössä.

Tutkijat Bostonin yliopistosta ja Harvard Radcliffe Instituutista ovat julkaisseet tutkimuksen, jossa he esittävät, että Maapallo on saattanut olla suorassa kosketuksessa kylmän, tiheän tähtien välisen aineen kanssa noin 2 – 3 miljoonaa vuotta sitten. Tämä olisi tapahtunut, kun Aurinkokunta kulki paikallisen kylmien pilvien nauhan (LRCC) läpi.

Havainnekuva Auringon kulusta tähtivälisen kylmän vetypilven läpi. Kuvan on luonnut Copilot AI. Kuva © Kari A Kuure

 

Tutkimuksessa käytettiin huipputeknologista simulaatiota heliosfäärin (Auringon tuottama kupla) kutistumisesta 0,22 au:n mittakaavaan, mikä on paljon pienempi säde kuin Maan kiertoradalla Auringon ympäri. Tämä olisi altistanut Maapallon suoraan kosketukseen tiheän tähtien välisen aineen kanssa (neutraali vety + metalleja), jonka tiheys oli noin 3 000 cm⁻³.

Tällainen skenaario sopii yhteen geologisen todistusaineiston kanssa, joka on peräisin ⁶⁰Fe- ja ²⁴⁴Pu-isotoopeista. Pilven läpi kulkeminen ja siihen liittyvä lisääntynyt galaktinen kosminen säteily olisi voinut vaikuttaa merkittävästi Maan ilmakehään ja ilmastoon.

Tutkimuksen johtaja, astrofyysikko Merav Opher uskoo, että Auringon sijainti avaruudessa saattaa muokata Maan historiaa enemmän kuin aiemmin on ajateltu. Hänen mukaansa tämä paperi on ensimmäinen, joka kvantitatiivisesti osoittaa, että Aurinko on kohdannut jotain Auringon ulkopuolella olevaa, joka olisi vaikuttanut Maan ilmastoon.

--

Tämä tiivistetty artikkeli ja havainnekuva ovat tehty tekoälyavusteisesti! Jos haluat tarkempia tietoja, lue alkuperäinen tutkimusraportti, linkki on tekstissä. Voit kommentoida mitä pidät lopputuloksesta?

 

Tähtitieteilijät ovat löytäneet puuttuvan linkin Aurinkokunnan vedelle

 eso2302fi — Tutkimustiedote

Tähtitieteilijät ovat Atacama Large Millimeter/submillimeter Array eli ALMA:n avulla havainneet kaasumaisessa muodossa olevaa vettä tähden V883 Orionis ympärillä olevasta planeettoja muodostavasta kiekosta. Veden mukana kulkevan kemiallisen merkin avulla voidaan selvittää, miten vesi kulkeutuu tähtiä muodostavista kaasupilvistä planeettoihin. Havainnot tukevat ajatusta, jonka mukaan Maassa oleva vesi on jopa Aurinkoamme vanhempaa.

Tämä taiteilijan näkemys esittää tähden V883 Orionis ympärillä olevaa planeettoja muodostavaa kiekkoa. Kiekon uloimmassa osassa vesi jäätyy jääksi, minkä vuoksi sitä ei ole helppo havaita. Tähdestä tuleva energiapurkaus lämmittää sisälevyn sellaiseen lämpötilaan, jossa vesi on kaasumaista ja tähtitieteilijät voivat havaita sitä.

Kuvan sisäpuolisessa pikkukuvassa näkyvät kiekosta tutkitut kahdenlaiset vesimolekyylit: Tavallinen vesi, jossa on yksi happiatomi ja kaksi vetyatomia, ja raskaampi vesi, jossa toinen vetyatomi on korvattu deuteriumilla, joka on vedyn raskaampi isotooppi.

Kuva: ESO/L. Calçada

"Voimme nyt jäljittää veden alkuperää aurinkokunnassamme aikaan ennen auringon muodostumista", John J. Tobin, tähtitieteilijä National Radio Astronomy observatoriolta Yhdysvalloista ja tänään Naturessa julkaistun tutkimuksen pääkirjoittaja sanoi.

Tämä löytö tehtiin tutkimalla veden koostumusta V883 Orionis -tähden ympäriltä. Tähti sijaitsee noin 1 300 valovuoden etäisyydellä Maasta. Kun kaasu- ja pölypilvi romahtaa, sen keskelle muodostuu tähti. Kaasupilven materiasta muodostuu tähden ympärille myös kiekkomainen rakenne. Muutaman miljoonan vuoden aikana kiekon aine kasaantuu yhteen muodostaen komeettoja, asteroideja ja lopulta planeettoja. Tobin ja hänen tiiminsä käyttivät ALMAa, jossa Euroopan eteläinen observatorio (ESO) on mukana kumppanina, mittaamaan veden kemiallisia jälkiä, ja sen kulkeutumista tähtiä muodostavasta pilvestä planeettoihin.

Vesi koostuu yhdestä happiatomista ja kahdesta vetyatomista. Tobinin tutkimusryhmä tutki hieman raskaampaa veden versiota, jossa yksi vetyatomeista on korvattu deuteriumilla, joka on vedyn raskaampi isotooppi. Koska tavallinen ja raskas vesi muodostuvat eri olosuhteissa, niiden suhdelukua voidaan käyttää veden muodostumisajankohdan ja -paikan jäljittämiseen. Esimerkiksi joissakin Aurinkokunnan komeetoissa tämän suhteen on osoitettu olevan samanlainen kuin maan vedessä, mikä viittaa siihen, että komeetat ovat saattaneet tuoda mukanaan vettä Maahan.

Veden kulkeutumista pilvistä uusiin tähtiin ja myöhemmin komeetoista planeettoihin on havaittu aikaisemminkin, mutta tähän asti tähtien ja komeettojen välinen yhteys on ollut kateissa. "V883 Orionis toimii tässä puuttuvana lenkkinä", Tobin sanoi. "Kiekoissa veden koostumus on hyvin samanlainen kuin oman aurinkokuntamme komeetoissa. Tämä vahvistaa ajatusta siitä, että planeettajärjestelmissä oleva vesi muodostui miljardeja vuosia sitten tähtienvälisessä avaruudessa jo ennen Aurinkoa. Vesi on sitten periytynyt sekä komeettoihin että maapallolle suhteellisen muuttumattomana."

Veden havaitseminen osoittautui kuitenkin hankalaksi. "Suurin osa planeettoja muodostavien kiekkojen vedestä jäätyy jääksi, joten se on yleensä piilossa meidän havainnoiltamme", eräs tutkimuksen kirjoittajista, Margot Leemker, Leidenin observatorion tohtoriopiskelija Alankomaista sanoi. Kaasumaisessa muodossa oleva vesi voidaan havaita molekyylien lähettämän sähkömagneettisen säteilyn ansiosta, kun ne pyörivät ja värähtelevät. Kun vesi on jään muodossa, tilanne on monimutkaisempi, koska molekyylien liike on rajoittunutta. Kaasumaisessa muodossa olevaa vettä löytyy kiekon keskustan alueelta tähden läheisyydestä, jossa on lämpimämpää. Nämä keskusalueet ovat kuitenkin itse pölykiekon kätkössä, ja ne ovat myös liian pieniä, jotta niitä voitaisiin havaita teleskooppien avulla.

Onneksi juuri tehdyssä tutkimuksessa V883 Orionis -kiekon osoitettiin olevan poikkeuksellisen kuuma. "Tähden dramaattinen energianpurkaus kuumentaa kiekon lämpötilaan, jossa vesi ei ole enää jään muodossa, vaan se on kaasua, ja pystymme havaitsemaan sitä", Tobin sanoi.

Havaitessaan V883 Orionis tähden kaasumaista vettä tutkimusryhmä käytti Pohjois-Chilessä sijaitsevaa radioteleskooppien ALMA-verkostoa. Sen vuoksi, että laite on erittäin herkkä ja se pystyy havaitsemaan pieniä yksityiskohtia, he pystyivät sekä havaitsemaan itse veden, että määrittämään sen koostumuksen. Tämän lisäksi he pystyivät kartoittamaan sen jakautumisen kiekon sisällä. Havaintojen mukaan kiekossa on vähintään 1 200 kertaa niin paljon vettä kuin kaikissa Maan merissä yhteensä.

Tutkimusryhmä toivoo tulevaisuudessa voivansa käyttää ESO:n tulevaa Erittäin suurta kaukoputkea (Extremely Large Telescope, EELT) ja sen ensimmäisen sukupolven METIS-instrumenttia. Tämä keski-infrapuna alueella havaitseva instrumentti pystyy erottamaan veden eri tilat tämän tyyppisissä kiekoissa vahvistaen ymmärrystämme veden kulkeutumisesta aina tähtiä muodostavista pilvistä planeettakuntiin saakka. "Saamme siten paljon täydellisemmän kuvan planeettoja muodostavien kiekkojen jäästä ja kaasusta", Leemker totesi lopuksi.

Lisätietoa

Tämä tutkimus on esitety artikkelissa “Deuterium-enriched water ties planet-forming disks to comets and protostars”, joka julkaistaan Nature (doi: 10.1038/s41586-022-05676-z) julkaisusarjassa.

 

ESO:n teleskooppi on havainnut ensimmäistä kertaa usean planeetan järjestelmän Auringon kaltaiselta tähdeltä

ESO/Pasi Nurmi/22. heinäkuuta 2020

Euroopan eteläisen observatorion Very Large Telescope eli VLT-kaukoputki on ottanut ensimmäisen kuvan maailmassa kahdesta jättiläiseksoplaneetasta nuoren Auringon kaltaisen tähden kiertoradoilta. Kuvat useiden eksoplaneettojen järjestelmistä ovat äärimmäisen harvinaisia ja tähän saakka tähtitieteilijät eivät ole onnistuneet havaitsemaan enempää kuin yhden planeetan Aurinkoa vastaavan tähden kiertoradoilta. Nämä havainnot voivat auttaa tähtitietelijöitä ymmärtämään miten planeetat muodostuivat ja kehittyivät omassa Aurinkokunnassamme.

Eksoplaneetat on osoitettu nuolilla. Muuta valopisteet ovat taustataivaan tähtiä. Kuva ESO/Bohn et al.

Vain muutama viikko sitten ESO paljasti syntymässä olevan planeettajärjestelmän uudessa VLT:n ottamassa kuvassa. Nyt sama teleskooppi samalla instrumentilla, on ottanut ensimmäisen suoran kuvan Aurinkomme kaltaisen tähden, TYC 8998-760-1, planeettajärjestelmän, joka sijaitsee noin 300 valovuoden päässä.

”Tämä löytö on kuva ympäristöstä, joka on hyvin samankaltainen kuin oma Aurinkokuntamme, mutta se on kehityksessään paljon aikaisemmassa vaiheessa”, sanoi hollantilaisen Leidenin yliopiston tohtoriopiskelija Alexander Bohn, joka johti tänään The Astrophysical Journal Letters -lehdessä julkaistua uutta tutkimusta.

”Vaikka tähtitieteilijät ovat epäsuorasti havainneet tuhansia planeettoja galaksissamme, vain pieni murto-osa näistä eksoplaneetoista on havaittu suoraan”, sanoi toinen kirjoittaja Matthew Kenworthy, Leidenin yliopiston apulaisprofessori lisäten, että ”suorat havainnot ovat tärkeitä sellaisten ympäristöjen etsinnässä, jotka periaatteessa voivat ylläpitää elämää.”

Kahden tai useamman eksoplaneetan suora kuvantaminen saman tähden kiertoradoilta on vielä harvinaisempaa ja tähän mennessä on havaittu suoraan vain kaksi tällaista järjestelmää. Molemmat kuitenkin poikkeavat selvästi omasta Aurinkokunnastamme. ESO:n VLT:n ottama kuva on ensimmäinen suora kuva useammasta kuin yhdestä eksoplaneetasta. ESO:n VLT oli myös ensimmäinen teleskooppi, joka kuvasi suoraan eksoplaneetan jo vuonna 2004. Silloin se pystyi erottamaan himmeän valopilkun ruskean kääpiön^[1] läheisyydestä. 

”Tiimimme on nyt pystynyt ottamaan ensimmäisen kuvan kahdesta kaasujättiläisestä, jotka kiertävät nuorta Auringon kaltaista tähteä”, kertoi tutkimukseen osallistunut tutkijatohtori Maddalena Reggiani Belgian KU Leuvenista. Uudessa kuvassa kaksi planeettaa näkyvät kahtena kirkkaana valopisteenä kaukana emotähdestään, joka sijaitsee kuvan vasemmassa yläkulmassa. Ottamalla erilaisia kuvia eri aikoina tutkimusryhmä pystyi erottamaan nämä planeetat taustatähdistä.

Kaksi kaasujättiläistä kiertävät emotähteään 160 ja noin 320 au etäisyydellä. Tutkimusryhmä huomasi myös, että kaksi eksoplaneettaa ovat paljon massiivisempia kuin Aurinkokuntamme suurimmat planeetat. Sisäplaneetan massa on 14 kertaa Jupiterin massan suuruinen ja ulompi kuusi kertaa niin massiivinen.

Bohnin ryhmä kuvasi tätä järjestelmää etsiessään nuoria jättiläisplaneettoja Aurinkomme kaltaisten tähtien kiertoradoilta. Tähti TYC 8998-760-1 on vain 17 miljoonaa vuotta vanha ja se sijaitsee eteläisessä Kärpäsen tähdistössä. Bohn kuvaili kohdetta ”hyvin nuoreksi versioksi omasta Auringostamme”.

Nämä kuvat olivat mahdollisia SPHERE-instrumentin ansiosta, joka on ESO:n VLT:ssä Chilen Atacaman aavikolla sijaitsevassa kaukoputkessa. SPHERE estää kirkkaan tähden valon kohteesta koronagrafilla^[2], jolloin paljon tähteä himmeämmät planeetat voidaan nähdä. Vaikka vanhemmat planeetat, kuten Aurinkokuntamme planeetat, ovat liian kylmiä löydettäväksi tällä tekniikalla, niin nuoret planeetat ovat kuumempia ja hehkuvat kirkkaammin infrapunavalossa. Ottamalla useita kuvia viime vuoden aikana, sekä käyttämällä vanhempaa dataa vuodelta 2017, tutkimusryhmä on vahvistanut, että kaksi planeettaa todella kuuluvat tähän tähtijärjestelmään.

Järjestelmästä tehtävät lisähavainnot, esimerkiksi tulevan ESO:n ELT-teleskoopin avulla, tähtitieteilijät voivat testata muodostuivatko nämä planeetat nykyisellä paikallaan kaukana tähdestä vai siirtyvätkö ne siihen muualta. ESO:n ELT auttaa myös selvittämään mahdollista vuorovaikutusta kahden nuoren planeetan välillä. Bohn totesi lopuksi: ”Se mahdollisuus, että tulevat instrumentit, kuten ELT:ssä käytettävissä olevat laitteet, pystyvät havaitsemaan tämän tähden kiertoradoilta vielä pienempimassaisia planeettoja, on tärkeä virstanpylväs useiden planeettojen järjestelmien ymmärtämisessä, ja tällä on potentiaalisia vaikutuksia myös oman Aurinkokuntamme historian ymmärtämisessä.”

Huomautukset

[1] Ruskeat kääpiöt ovat pienimassaisia tähtiä, joiden ytimessä ei tapahdu jatkuvaa ydinfuusioita. Niiden varhaisessa kehitysvaiheessa deuterium (raskas vety) on voinut fuusioitua, mutta reaktio ei ole johtanut vedyn fuusioon.

[2] Koronagrafi on kaukoputki, jossa tähden muodostama kuva peitetään varjostinlevyllä. Näin voidaan kuvaa valottaa pitkään ja saada himmeämmät eksoplaneetat näkyviin, jos ne ovat riittävän etäällä tähdestään.

Oumuamua syyniin radioteleskoopilla

Taiteilijan näkemys tähtienvälisestä avaruudesta tulleen ja
Aurinkokuntamme läpi lentäneestä asteroidista.
Kuva ESA/ M. Kornmesser.

Aurinkokuntamme läpi kulkevaa asteroidia^[1] 1I/20017 U1 tullaan kuuntelemaan joulukuun 13. päivän iltana kymmenen tunnin ajan Green Bankin radioteleskoopilla.

Radioastronomit eivät kovinkaan usein suuntaa laitteitaan asteroideihin ellei sellainen tule riittävän lähelle maapalloa ja ohittavan asteroidin koko halutaan selvittää käyttämällä radioteleskooppia tutkana. Nyt tutkimus tehdään aivan toisenlaisessa tarkoituksessa, nimittäin tutkijat haluavat varmistaa sen, että asteroidi ei lähetä radiosignaaleja.

Tällainen tutkimus on venäläisen miljardöörin Juri Milnerin ajama hanke Breakthrough Listen, jossa yritetään selvittää onko Aurinkokuntamme halkikiitävä asteroidi mahdollisesti jonkin vieraan sivilisaation tai kehittyneiden muukalaisten tähtienvälisen avaruuden alus.

Ajatus saattaa tuntua hieman oudolta, mutta se kumpuaa asteroidin aika tavalla erilaisesta muodosta mihin olemme tottuneet Aurinkokuntamme asteroideista. 1I/2017 U1 on muodoltaan hyvin pitkä verrattuna sen halkaisijaan, pituuden suhde halkaisijaan on noin 10:1. Tavallisissa asteroideissa tämä suhde on enintään 2,5:1. Asteroidin muoto on sellainen, että hieman mielikuvitusta käyttämällä siitä saa helposti avaruuden muukalaisten avaruusaluksen.


Huomautukset

[1] Lue asteroidista enemmän artikkelista

http://avaruusmagasiini.blogspot.fi/2017/10/tahtienvalisen-avaruuden-asteroidi.html

Tähtienvälisen avaruuden asteroidi?

Asteroidi A/2017 U1 kuvattuna Tenagra observatoriossa

 Arizonassa. Kuvien väli on 9 minuuttia. 

Kuva Paulo Holvorcem & Michael Schwartz .

Lokakuun 18. päivänä PanSTARSS 1 teleskooppi^[1] valokuvasi pienen ja himmeän kohteen, joka sai tunnuksekseen C/2017 U1. Kirkkautta kohteella oli noin 20^m. Ratalaskelmat osoittavat kohteen ohittaneen Auringon vain 37 600 000 km etäisyydeltä, siis lähempää kuin mitä Merkurius on. Ohitus oli tapahtunut syyskuun 9. päivänä. Kokoa kappaleella laskettiin olevan noin 160 metriä ja nopeutta perihelin aikaan 87,8 km/s^[4].

Lokakuun 14. päivänä kappale oli lähimmillään maapalloa. Etäisyyttä oli silloin noin 24 000 000 km. Karen Meech Havaijin yliopistosta onnistui valokuvaamaan sen VLT-teleskoopilla ja kuvissa se näytti aivan tähtimäiseltä kohteelta. Kuvien perusteella se ei siis ollutkaan komeetta (joka oli ensimmäinen oletus kohteen luonteesta ja se näkyi myös sille annetusta tunnuksesta), vaan asteroidi. Niinpä kohteen tunnus muutettiin^[2] muotoon A/2017 U1.

Kaksi tähtitieteilijää^[3] onnistui saamaan kohteesta spektrin. Molempien tutkimusten mukaan asteroidi oli hieman punertava mutta muutoin se ei poikennut muista asteroideista nimeksikään.

Asteroidin rata oli poikkeuksellinen, vaikkakaan ei aivan ainutlaatuinen. Se lähestyi aurinkokunnan sisäosaa 122 asteen kulmassa maapallon ratatasosta. Radan eksentrisyys oli suuri (1,1922 ± 0.00268), joten se oli ilmi selvästi hyperbolisella radalla. Rata on erittäin poikkeuksellinen, sillä aikaisemmin tunnetaan vain yksi tapaus kappaleesta, jonka radan eksentrisyys on ollut suurempi kuin 1. Kyse oli silloin komeetta C/1980 E1. Bowell, jonka eksentrisyys oli 1,05. Suuri eksentrisyys komeetalle selittyi kuitenkin sillä, että se oli saanut hieman lisäenergiaa Jupiterin lähiohituksesta. Komeetta ohitti Jupiterin vain 0,23 au:n (noin 35 000 000 km) etäisyydeltä.

Asteroidin rataa laskettaessa taaksepäin havaittiin, että se oli lähestynyt aurinkokuntaa nopeudella 26 km/s. Vaikka vauhti tuntuu huikealta, kappaleelta olisi kulunut yhden valovuoden mittaisen matkana kulkemiseen noin 12 000 vuotta. Asteroidi näytti tuleen nykyisen Lyyran tähdistön suunnasta ja vain noin 4,5° etäisyydeltä Vega-tähdestä. Vega on noin 25 valovuoden etäisyydellä, joten tältä etäisyydeltä asteroidi olisi matkannut noin 300 000 vuotta. Aika on kuitenkin sen verran pitkä, että kun otetaan huomioon Vegan ominaisliike Linnunradassa, tähti ei ole ollut lähelläkään sitä paikkaa mistä asteroidin on tullut.

Video asteroidin radasta aurinkokunnassa. (Katso kokoruututilassa!)

Aurinkokuntamme liikkuu noin 20 km/s nopeudella Linnunradassamme Herkuleen tähdistön suuntaan (apeksi). Suunta on noin 6° asteroidin tulosuunnasta. Todennäköisyyksiä laskettaessa suunta (apeksi) on juuri se mistä kaikkein todennäköisimmin pitäisi kohdata tähtienvälisen avaruuden kohteita. Havainto näyttää sopivan laskemiin, mutta mitään tilastoa emme yhdestä tapauksesta voi muodostaa, sillä se voi olla täysin sattumaakin.

Olipa asteroidin alkuperä mikä tahansa, se näyttää tulleen tähtienvälisestä avaruudesta ja sinne se myös palaa, joskin sen rata ja kulkusuunta voimakkaasti muuttuneena. Se poistuu aurinkokunnastamme lähes planeettojen ratatason suuntaan.

Katso myös Nasa video aiheesta

Huomautukset

[1] Haleakala Maui, Havaiji.

[2] Avaruudesta havaittujen kappaleiden tunnukset antaa ja ylläpitää Minor Planets Center (MPC), kts. Minor Planet Electronic Circular MPEC 2017-U183.

[3] Alan Fitzsimmons Belfastin yliopistosta käytti La Palmalla olevaa (Ø 4,2 m) William Herschel -teleskooppia ja Joe Masiero Jet Propulsion laboratoriosta käytti (Ø 5 m) Hale-teleskooppia.

[4] Tähtienvälisestä avaruudesta tulevan kappaleen vauhti kiihtyy, kun se vajoaa aurinkokunnan sisäosiin. Tällöin Auringon muodostaman gravitaatiokentän potentiaalienergia muuttuu kineettiseksi energiaksi (vauhdiksi). Tällä nopeudella asteroidin vauhti (87,8 km/s) oli suurempi kuin aurinkokunnasta poistumiseen tarvittava pakonopeus (84,03 km/s) perihelietäisyydellä Auringosta. Nopeuksien erotus saattaa tuntua pieneltä, mutta se selittyy asteroidin radan ja Aurinkokunnan geometrialla ja suhteellisilla liikkeillä.

Onko Aurinkokunnassamme vielä tuntemattomia planeettoja?

Tuleeko tähän aurinkokuntamalliimme muutos muutaman
vuoden kuluessa? Näin käy, jos espanjalais-brittiläisen
tutkimusryhmän ajatus Neptunuksen radan ulkopuolisesta
planeetasta tai parista osoittautuu oikeaksi. Kuva Nasa.

Espanjalaisen Complutense yliopiston (Madrid) ja brittiläisen Cambridge yliopiston tutkijat ovat saaneet viitteitä kahdesta tuntemattomasta planeetasta Aurinkokuntamme ulko-osassa. Jos viitteelliset havainnot todentuvat, niin joitakin käsityksiä Aurinkokuntamme synnystä on hieman paikattava.

Tutkijaryhmän havaintojen mukaan kolmentoista Neptunuksen radan ulkopuolella havaittujen kappaleiden ratojen puoliakselit ovat 150–525 au ja inklinaatio lähes 20°. Teorian mukaan näin ei pitäisi olla vaan puoliakselien pitäisi olla noin 150 au tietämillä ja inklinaation lähellä 0°.

Tutkijoiden mukaan ratojen parametrit ovat odottamattomia ja jokin syy niille täytyy olla. Tutkijat pitävät mahdollisena, että syy on yksinkertaisesti se, että kaukana Neptunuksen radan ulkopuolella piileksii isokokoinen planeetta tai pari.  Ratoja muuttava vaikutusmekanismi on gravitaatiohäiriöt, jotka olisivat muuttaneet planeettojen sisäpuolisilla radoilla olevien pienkappaleidenratojen ominaisuuksia.

Ehdotus tuntemattomien planeettojen olemassa olosta on kuitenkin ristiriidassa olemassa olevan aurinkokuntamallin kanssa, jonka mukaan nykyisten planeettojen lisäksi muita planeettoja ei ole voinut syntyä Aurinkokuntaamme.

Aurinkokuntamalli ei ehkä kuitenkaan ole kovin tarkka, sillä esimerkiksi ALMA radioteleskooppijärjestelmällä tehdyt havainnot TL Tauri tähdestä kertovat tähteä kiertävän protoplanetaarisen kiekon ulottuvan kauemmaksi kuin 100 au etäisyyteen tähdestä. TL Tauri tähti on massiivisempi ja paljon nuorempi tähti kuin Aurinko joten siellä mahdollisesti muodostuneet planeetat voivat sijaita useiden satojen astronomisten yksiköiden etäisyydellä tähdestä.

Tutkijat hämmästyttävästä tuloksesta huolimatta varoittavat liiasta innostumisesta, sillä havaittujen kappaleiden kokonaismäärä on hyvin pieni ja että tulos voi johtua vain pelkästään sattumasta. Tulevat havainnot voivat siis joko vahvistaa tai heikentää esitettyä hypoteesia.  

Jos Aurinkokuntamme ulko-osasta löytyisi planeetta tai pari, niin ne luultavasti olisivat todennäköisemmin kiviplaneettoja kuin Jupiterin kaltaisia kaasuista ja nesteistä muodostuneita planeettoja. Suhteellisesti pienempien ja tummempien kiviplaneettojen havaitseminen useiden satojen astronomisten yksiköiden etäisyydeltä olisi merkittävästi vaikeampaa kuin kaasu- ja pilvipeitteisten isojen planeettojen havaitseminen.

Harrastajan tähtitaivas: Syyskuu

Kuu ja Jupiter ovat lähekkäin
1.9. päivän aamuna kello 4.35.
Taustataivas on tähän aikaan
jo vaalenemassa ja
Kravussa oleva Mars
ei varmastikaan näy.

Syyskuussa on jo riittävän pitkät ja pimeät yöt koko maassa havaintojen tekemiseen ja tähtitaivaan himmeimpienkin kohteiden valokuvaamiseen. Toisaalta yöt voivat olla vielä lämpimiä ja ainakaan eteläisessä Suomessa ei vielä yöpakkasista ole pelkoa vaikka sää olisi kirkas koko yön. Pohjoisessa sen sijaan lämpömittarin lukema voi kyllä olla selvästi pakkasen puolella.

Havaitsijaa voi kyllä häiritä kosteus. Se tiivistyy helposti juuri kaukoputkien linsseille ja peileille, joten huurtumisen estoon tulee kiinnittää huomiota. Onneksi nykyisin on saatavilla suhteellisen huokeita lämmityselementtejä monenlaisilla kaukoputkille ja okulaareille, joten niiden avulla voi jatkaa tehokasta havainnointia.

Illan hämärtyessä ja ensimmäisten tähtien alkaessa näkyä, tähtitaivas on suunnilleen samassa asennossa kuin elokuussakin. Tämä on seurausta kahdesta tapahtumasta: maapallon kiertoliikkeestä Auringon ympäri ja maapallon radan kallistumisesta ratatason kohtisuorasta. Ensimmäinen näistä muuttaa tähtitaivaan asentoa noin 4 minuutin verran aikaisemmaksi (maapallon pyörähdysaika tähtien suhteen on 23 h 56 min 4,09 s) verrattuna edelliseen vuorokauteen. Jälkimmäinen aiheuttaa Auringon näennäisen vaeltamisen tähtitaivaalla ± 23,5° taivaanekvaattorin molemmin puolin. Me näemme tämä keskipäivän auringonkorkeuden muutoksena eri vuodenaikoina.

Sattumalta nämä kaksi ilmiötä kumoavat toisensa. Syyskaudella tähtitaivaan asento saavuttaa saman asennon noin neljä minuuttia aikaisemmin ja auringonlasku tulee samoin noin neljä minuuttia aikaisemmin, joten hämärän aikaan tähtitaivas näyttää olevan samassa asennossa koko syksyn ajan. Tämä luonnollisesti helpottaa blogarin työtä, sillä uutta tähtitaivaan selostusta ei tarvitse kirjoittaa ennen joulukuun tähtitaivasta käsittelevää artikkelia. Sen kun vain viittaa elokuun tekstiin. 

Aurinkokunta

Aurinko on horisontin yläpuolella kuukauden alussa hieman yli 14 tuntia. Päivän pituus lyhenee lähestyttäessä syyspäiväntasausta (22.9. kello 23.44), jolloin sillä on pituutta hieman yli 12 tuntia. Tasan 12 tuntia se on 24. päivänä riippuen hieman ajan pyöristämisestä täyteen minuuttiin ja havaintopaikasta.

Kuu on perigemiumissa^[1] 15.9. kello 19 (etäisyys 371 257 km) ja apogemiumissa^[2] 27.9. kello 21 (etäisyys 401 620 km).

Kuun vaiheet: uusikuu on 5.9. kello 11.36, kasvava puolikuu on 12.9. kello 17.08, täysikuu on 19.9. kello 11.13, vähenevä puolikuu on 27.9. kello 3.56.

Merkurius on horisontin yläpuolella vain päivän aikana ja näin ollen ei ole nähtävissä.

Venus laskeutuu horisontin alapuolelle noin puolituntia auringonlaskun jälkeen. Tästä syystä planeetan havaitseminen täytyisi aloittaa iltapäivällä. Se pitäisi onnistua hyvin, sillä Venuksen kirkkaus on hieman kasvamaan päin, ollen noin –4^m. Loppukuuta kohti mentäessä myös Venuksen näennäinen koko kasvaa muutamalla kaarisekunnilla noin 16 kaarisekuntiin. Kulmaetäisyys Aurinkoon kasvaa 44,5°:een.

Mars nousee koko kuukauden noin kello 1.30, ja on etelässä hieman ennen kello 12:sta. Horisontin alapuolelle se painuu puolisen tuntia ennen auringonlaskua. Marsin kirkkaus on noin 1,6^m ja kulmahalkaisija noin 4,2 kaarisekuntia, eikä kulmaetäisyys Aurinkoon ole kovinkaan suuri, noin 40° ja se on hieman kasvussa.

Jupiter nousee hieman ennen puoltayötä ja laskee iltapäivällä. Sen kirkkaus on noin –2^m, joten kohteena sen pitäisi olla helposti tunnistettavissa tähtitaivalta Kaksosten tähdistöstä. Planeetan kulmahalkaisija on noin 36 kaarisekuntia, joten yksityiskohtia suurella suurennuksella on hyvä havainnoida.

Saturnus on iltataivaan kohde. Se laskee horisonttiin hieman yli tunti auringonlaskun jälkeen. Planeetan kirkkaus on 0,8^m joten erityisen kirkas se ei ole. Heti alkuillasta havaintoja tehtäessä sen etsimiseen on syytä käyttää goto-ohjausta. Saturnuksen kulmahalkaisija on hieman alle 16 kaarisekuntia ja renkaat tuplasti tämä arvo. Näin ollen suurella suurennuksella hyvällä kelillä se on loistava näky vaikkakaan ei aivan kaikki parhaimmillaan. Saturnus on Neitsyen tähdistössä.

Uranus on koko yön näkyvissä ja etelämeridiaanin se ylittää aamuyön tunteina. Planeetan kirkkaus on noin 5,7^m , joten pimeässä paikassa se näkyy paljain silmin. Etsiessä varmasti on hyödyllistä käyttää kiikaria ja hyvää sijaintikarttaa apuna. Planeetta on Kaloissa.

Neptunus nousee noin puolisen tuntia ennen auringonlaskua ja etelässä se on puolenyön aikoihin. Horisonttiin se painuu aamuhämärässä ja loppukuusta hieman ennen pimeyden päättymistä. Neptunuksen kirkkaus on 7,8^m, joten kaukoputki on välttämätön havaintoväline. Planeetan kulmahalkaisija on vain 2,6 kaarisekuntia. Neptunus on Vesimiehessä.

Meteoriparvet. Syyskuussa näkyy pariin heikkoon parveen kuuluvia meteoreja. Aivan kuukauden alussa (jo elokuun puolellakin) näkyy aurigidit, joiden maksimin ennakoidaan olevan. 1.9. Toinen parvi aloitta edellisen parven loppuessa ja sen nimi on epsilon-perseidit. Parven maksimi on 9.9., jolloin voi parhaimmillaan nähdä muutaman meteorin tunnissa.

Revontulet. Auringon aktiivisuus on ollut heikkoa ja se on vaihdellut aika voimakkaasti. Vaikka tämänkertainen maksimi jäi voimakkuudeltaan selvästi aikaisempia maksimeja vähäisemmäksi, silti Auringossa tapahtuu edelleen silloin tällöin flare- ja CME-purkauksia. Ne voivat aiheuttaa maapallon ilmakehään revontulia, jotka voivat olla voimakkaitakin aika ajoin. Tilastollisesti revontulia esiintyy runsaimmin tasauspäivien molemmin puolin noin kuukauden ajan.

Huomautukset

[1] perigeum on Kuun radan Maata lähinnä oleva piste.

[2] apogemium on Kuun radan suurin etäisyys Maasta.