Asteroidi 2012 TC4 ohittaa läheltä

Asteroidien kokojakauma on laaja. Suurimmat ovat noin 500 km
halkaisijaltaan ja pienimmät vain metrien kokoisia. Asteroidi
2012 TC4 on sieltä pienemmästä päästä, eikä aiheuta vaaraa!
Kuva NASA.

Maapallon lähiavaruudessa tapahtuu päivittäin jopa useamman asteroidin lähiohituksia. Silti aivan päivittäisiä tapahtumia ei ole asteroidin ohitus vain muutaman tuhannen kilometrin etäisyydeltä. Torstaina 12.10.2012 kello 8.42 Suomen aikaa näin tapahtuu, sillä asteroidi 2012 TC4 kulkee maapallon ohi noin 43 500 km etäisyydeltä^[3].

Kokoa asteroidilla on noin 10–30 metriä. Sen suhteellinen nopeus maapalloon nähden lähestymisvaiheessa on 7,6 km/s mutta vauhti kasvaa noin 14 km/s sen lähestyessä maapalloa. Vauhti vähenee ohituksen jälkeen asteroidin noustessa maapallon gravitaatiokuopasta suunnilleen samaan kuin ennen ohitusta.

Tällä kertaa törmäysvaaraa ei ole, sillä vuonna 2012 löydetyn asteroidin rata tunnetaan hyvin. Löytövuonaan^[1] se ohitti maapallon 94 000 km etäisyydeltä vain viikko löytämisensä jälkeen.

Pienestä koosta johtuen 2012 TC4 ei ole kovinkaan kirkas. Lähimmällä hetkellä sen kirkkaus on 15^m, joten tarvitaan isohko (> 280 mm) harrastajateleskooppi sen näkemiseen. Valokuvaamalla asteroidia saadaan näkyville hieman pienemmälläkin kaukoputkella. Suomesta asteroidin näkeminen on mahdotonta, sillä se kulkee eteläisellä puoliskolla tähtitaivasta Kulmaviivoittimen (Norma) tähdistössä.

Asteroidien lähiohitus johtaa helposti kysymykseen entä jos tapahtuu törmäys? Ratalaskelmat kuitenkin osoittavat, että 2012 TC4 rata ei mahdollista törmäystä^[2] lokakuun 13. 20175. Tämä ei tarkoita sitä, että juuri tuolloin tapahtuisi törmäys tai edes milloinkaan. Jokaisen ohilennon aikana asteroidin rata muuttuu hieman ja laskelmissa se pyritään ottamaan huomioon. Laskelmissa on kuitenkin monta muuttuvaa tekijää, jotka täytyy arvioida tai käyttää keskimääräisiä arvoja, joten lopputulos on kuitenkin hyvin epävarma jos ja kun rataa lasketaan kauas tulevaisuuteen (tai menneisyyteen).

Mahdollista törmäystä arvioitaessa, on otettava huomioon myös ilmakehän suojaava vaikutus. Asteroidi 2012 TC4 on vain noin 15 metriä halkaisijaltaan. Meillä on tuoreessa muistissa Tšeljabinskin kaupungin lähellä ilmakehään syöksynyt asteroidi. Sen kooksi arvioitiin 17–20 metriä ja se tuhoutui käytännöllisesti katsoen kokonaan ilmakehässä, vain muutama sata kiloa kiveä päätyi maanpinnalle asti.

Tokihan muutama sata kiloa kiveä murskaa yhden talon jos oikein huonosti käy, mutta sen kummempaa vahinkoa näin pienet massat eivät saa aikaan. Tšeljabinskissa suurimmat vahingot syntyivät matalalla ilmakehässä moninkertaisella yliäänennopeudella kiitäneen kiven synnyttämästä paineaallosta, joka rikkoi ikkunoita ja aiheutti vaurioita rakennuksille. Ihmiset loukkaantuivat lähinnä ikkunalasien sirpaleista.

Katso video lähiohituksen radasta

Videossa asteroidin rata on merkitty vihreällä ja siinä on pisteet tunnin välein. Nuolet maapallossa osoittavat ratatason ja suunat Aurinkoon ja maapallon etenemissuuntaan. Kuu ja sen rata on merkitty harmaalla. Video © Kari A. Kuure, lähde MPC.

Huomautukset

[1] PanSTARRS projektissa Haleakala observatoriossa Mauilla Havaijilla.

[2] Palermo-asteikko on suhteellinen riskiarvio ja se on 10-kantainen logaritminen luku. Palermo-asteikon lukemaa laskettaessa otetaan huomioon törmäyksen todennäköisyys, törmäyksen ajallinen etäisyys, törmäysten taustataajuus ja vapautuva energia megatonneina. Mitä pienempi lukema asteroidille saadaan sen vähämerkityksellinen tai epätodennäköinen mahdollinen törmäys on.

Palermo-asteikon mukaan jos laskelma osoittaa lukua -2 tai pienempi, asteroidi ei ole vaarallinen. Jos lukema on suurempi kuin -0,25 asteroidia pidetään normaalia suurempana uhkana. Jos lukemaksi saadaan +2, niin silloin asteroidin törmäysriski on 100-kertainen taustatasoon verrattuna.

Asteroidin 2012 TC4 Palermo-asteikon luku on -4,34 tällä hetkellä.

[3] Ohitusetäisyyslaskelmassa on yllättävänkin suuri hajonta. Lähimmäksi ohitusetäisyydeksi on ilmoitettu noin 6 800 km maanpinnasta ja etäisin jopa 270 000 km. Hajonta johtuu suuremmaksi osaksi vuoden 2012 havaintojen vähäisyydestä, sillä havainto aika silloin oli lyhyt ja asteroidia ei havaittu viiteen vuoteen. Sama epätarkkuus on myös asteroidin koossa, sillä vuonna 2012 siitä ei saatu tutkahavaintoja.

Asteroidia on havaittu vuoden 2012 jälkeen vasta tänä vuonna heinäkuun 27 päivästä lähtien. Ensimmäinen havainto tehtii Cerro Paranalilla (ESO) ja se näkyi silloin kirkkaudeltaan 26,8^m. Tätä kirjoittaessani viimeiset havainnot on tehty 9.10. ja asteroidin kirkkaus oli silloin 17,5^m.

Fysiikan Nobel gravitaatioaaltojen löydöstä

Barry C. Barish

Tämän vuoden fysiikan Nobel-palkinto on myönnetty Rainer Weiss’lle, Barry C. Barish’lle ja Kip S. Thorne’lle. Heidän vuosikymmeniä kestänyt työnsä johti gravitaatioaaltojen havaitsemiseen. Tähän mennessä gravitaatioaaltoja on havaittu viisi kertaa, viimeisin havainto tehtiin elokuun 14. päivänä ja havainnossa osallisena oli nyt ensikerran Italiassa oleva Virgo-observatorio.

Gravitaatioaaltojen olemassa ole esitettiin ensimmäisen kerran Albert Einsteinin yleisessä suhteellisuusteoriassa vuonna 1915. Monista yrityksistä huolimatta gravitaatioaaltojen suora havaitseminen onnistui vasta 2015, jolloin havaittiin kolme erillistä tapahtumaa LIGO-observatoriossa Yhdysvalloissa. Havainnosta ilmoitettiin helmikuussa 2016.

Gravitaatioaaltojen olemassa olo varmistui kuitenkin jo ennen kuin niistä voitiin tehdä suoria havaintoja. Tutkijat Russel Alan Hulse ja Joseph Hooton Taylor saivat Nobel-palkinnon vuonna 1993, sillä he havaitsivat toisiaan kiertävien neutronitähtien kiertoajan lyhenevän. Järjestelmän energia näytti siis katoavan, sillä neutronitähdet lähestyivät toisiaan ja samalla kiertonopeus kasvoi. Ainoa tapa energian menetykselle oli se, että järjestelmästä poistui energiaa gravitaatioaaltoina.

Rainer Weiss.

LIGO- ja Virgo-observatorioissa havaitut gravitaatioaallot olivat peräisin kahden musta aukon sulautumisesta yhteen. Prosessissa vapautui energiaa useiden auringonmassojen verran ja se poistui nimenomaan gravitaatioaaltoina. Gravitaatioaaltojen havaitseminen lähivuosina tulee avaamaan aivan uuden tutkimusalan, sillä aaltojen havaitsemiseen käytettäviä observatorioita rakennetaan ainakin Intiaan ja Japaniin. Lisäksi ensi vuosikymmenellä aloitetaan avaruuteen sijoitettavan observatorion rakennustyöt.

Kip S. Thorne.

Katso myös artikkelit 

http://avaruusmagasiini.blogspot.fi/2016/02/gravitaatiotahtitieteen-synty.html

http://avaruusmagasiini.blogspot.fi/2016/06/uusi-havainto-gravitaatioaalloista.html

http://avaruusmagasiini.blogspot.fi/2017/06/lisaa-gravitaatioaalltoja.html

http://avaruusmagasiini.blogspot.fi/2017/09/uusi-gravitaatioaaltohavainto.html .

Energeettinen kosmisen säteily tulee Linnunradan ulkopuolelta

Kosminen säteily aiheutta ilmasuihkuksi sanotun sekundääristen
hiukkasten ryöpyn, jonka perusteella tutkijat pystyvät
havaitsemaan kosmista säteilyä.
Kuva A. Chantelauze, S. Staffi, L. Bret.

Kosminen säteily löydettiin jo yli sata vuotta sitten. Silloin (1912) tutkija nimeltään Victor Hess nosti säteilymittarin ilmapallolla ilmakehän yläosaan ja totesi säteilyn voimistuvan mitä ylemmäksi pallo nousi. Viiden kilometrin korkeudessa säteilyn voimakkuus (vuon tiheys) on noin viisinkertainen merenpinnan tasoon verrattuna. Säteilymittarina Hess käytti hyvin alkeellista elektrometriä, jolla säteilyvuon tiheyden mittaus ei ole kovinkaan tarkkaa.

Parisen vuota myöhemmin Werner Kolhörster vahvisti Hessin havainnon ja totesi, että säteilyvoimakkuus oli vielä suurempi noin 9 km korkeudella. Hänen teoriansa mukaan säteilyn alkuperä oli ilmakehän ulkopuolella, mutta tarkempaa arviota säteilylähteestä ei pystytty päättelemään.

Energeettinen kosminen sätely näyttää tulevan
Linnunradan ulkopuolelta.
Kuva The Pierre Auger Collaboration.

Säteilylähde pysyi salaisuutena aivan meidän päiviimme asti. Parhaina säteilylähteinä pidettiin Aurinkoa ja Linnunradassa esiintyneitä supernovia. Niistä tuleva säteily onkin todettu olevan matala- ja keskienergistä mutta suurienenergisen säteilyn lähde on pysynyt aivan tähän päivään asti salaisuutena. Paras selitys on että se tulee Linnunratamme ulkopuolelta galaktisesta lähteistä mutta sen tarkemmin säteilylähdettä ei ole pystytty selvittämään.

Kosminen säteilyn on hyvin suurella nopeudella, melkein valonopeudella etenevää hiukkassäteilyä, joka koostuu suurimmaksi osaksi (90 %) vety-ytimistä eli protoneista. Noin 9 % on alfahiukkasia (ionisoituneita heliumytimiä) ja loput raskaampien alkuaineiden ytimiä. Kaikkein energeettisimpien hiukkasten energia on 3×10²⁰ eV mikä vastaa 40 miljoona-kertaisesti energia, joka voidaan saavuttaa LHC-törmäyttimessä Cernissä. Suurimmat energiat ovat samaa luokkaa kuin noin 25 m/s nopeudella lentävän baseball-pelissä käytetyn pallon energia on.

Kosminen sätely tulee Linnunradan ekvaatorin eteläpuolelta.
Kuva Wikimedia Commons, Kari A. Kuure.

Kosmisen säteilyn uusin tutkimustulos tulee Pierre Auger observatoriosta (Pampas, Argentina), jolla on käytössään yli 3000 neliökilometrin alueelle 1600 ilmaisinta, jotka havaitsevat kosmisen säteilyn aiheuttamia ilmasuihkuja. Kosmisen säteilyn hiukkaset törmäävät ilmakehään ja aiheuttavat sekundääristen hiukkasten suihkun. Ilmaisina käytetään 12 tonnin puhdasvesisäiliöitä, joissa sekundäärissäteilyn hiukkaset aiheuttavat Cherenkovin säteilynä tunnetun valoilmiön. Lyhytaikaiset valonvälähdykset havaitaan valovahvistimilla. Vesisäiliöiden käyttäminen ei ole ainoa mahdollisuus, sillä erittäin pimeän taivaan alla voidaan havaita myös ilmakehässä syntyviä Cherenkovin säteilyn aiheuttamia valonvälähdyksiä.

Auger observatorion tutkijat ovat koonneet aineistoa ilmasuihkujen aiheuttamista yli kymmenestä miljardista sekundäärisestä hiukkasesta. Hiukkaset ovat olleet elektroneja, fotoneita ja myoneita. Tutkimukseen otettiin mukaan noin 30 000 korkeaenergistä (> 8×1018 eV =EeV)kosmisen hiukkasen ilmasuihkua, jolloin ne voitiin erottaa Auringosta ja Linnunradan supernovista tulevista hiukkasista. Onneksi korkeaenergiset kosmiset hiukkaset eivät ole aivan yhtä herkkiä avaruuden erilaisten magneettikenttien vaikutukselle kuin matalaenergiset hiukkaset. Matalaenergisiä hiukkasia näyttää tulevan joka puolelta, mutta uusimman tutkimustuloksen mukaan suurienergiset hiukkaset tulevat selkeästi yhdestä lähteestä.

Kosminen sätely näyttää tulevan alueelta, jonka kosminen
mikroaaltosätely on voimakkainta.
Kuva Wimedia Commons, Kari A. Kuure.

Kosmisen säteilyn lähde ei ole Linnunradan massiivinen musta aukko, sillä säteily näyttää tulevan noin 120 asteen etäisyydestä siitä. Toisin sanoen säteilyn lähde on Linnunradan ulkopuolella^[1]. Valitettavasti havainnot eivät vielä riitä säteilylähteen aivan tarkan paikan määrittämiseen mutta 95 % tarkkuudella säteilylähde sijaitsee noin 15–20 astetta eteläisellä pallonpuoliskolla galaksisessa järjestelmässä ja noin 120 asteen etäisyydellä itään Linnunradan keskustasta.



Huomautukset

[1] Kosmisia säteitä tutkineen professori Bruce Dawsonin (University of Adelaide's High Energy Physics Group) mukaan.

Uusi gravitaatioaaltohavainto

Gravitaatiaaltojen havainnto kolmessa observatoriossa.
Kuva LIGO/Virgo/Caltech/MIT.

Gravitaatioaaltoja etsivät tutkijat ovat havainneet gravitaatioaaltoja. Tällä kertaa havainnot tehtiin kahdessa LIGO-observatoriossa[1] ja Italiassa sijaitsevassa Virgo-observatoriossa[2]. Virgo-observatorion käyttöönotto tapahtui tänä vuonna elokuun alussa ja nyt julkistettu löytö oli sen ensimmäinen. Gravitaatioaallot havaittiin elokuun 14 päivänä kello 13.30.34 Suomen aikaa. Näin ollen havainto sain tunnuksekseen GW170814.

Gravitaatioaallot syntyivät kahden mustan aukon yhdistyessä noin 1,8 miljardin valovuoden etäisyydellä. Mustien aukkojen massat olivat 31 ja 25 auringonmassaa ja niistä muodostui 53 auringonmassainen musta aukko. Näin ollen gravitaatioaaltojen mukana poistui energiaa noin 3 auringonmassa verran.

Kaikki gravitaatioaaltohavainnot.
Kuva LIGO/Caltech/Sonoma State (Aurore Simonnet)].

Kolmannen observatorion samanaikainen havainto mahdollisti tapahtumapaikan määrittelemisen entistä tarkemmin. Nyt gravitaatioaaltojen lähde paikannettiin vain 60 neliöasteen alueelle eteläisellä tähtitaivaalla, kun taas kahden LIGO-observatorion aikaisemmat paikannukset olivat kymmenen kertaa suurempia alueita. Myös etäisyysmääritys tarkentui.

Kolmas observatorio mahdollisti myös gravitaatioaaltojen polarisaation havaitsemisen, kun kahdella observatoriolla se ei ollut mahdollista. Näin ollen gravitaatiotähtitiede sai uusia työkaluja käyttöönsä.

Gravitaatiaaltojen lähteiden paikanmääritys. Yloin kehä
edustaa 90 % luotettavuutta ja sisin kedä 10 % luotetavuutta.
GW170814 on pieni alue eteläisellä taivaanpallolla.
Kuva LIGO/Virgo/Caltech/MIT/Leo Singer
(Milky Way image: Axel Mellinger)]

Huomautukset

[1] LIGO-observatoriot sijaitsevat Yhdysvalloissa Livingstonissa (Louisiana) ja Handword’issa (Washington).

[2] Virgo-obsrvatorio sijaitse lähellä Pisaa Italiassa. Virgo-observatorio laitteitojen uudistamien aloitettiin lokakuussa 2011 ja valmiiksi ne saatiin helmikuussa 2017. Ensimmäisen kerran sen nimellinen työvalmius saavutettiin huhtikuussa ja varsinainen havaitseminen aloitettiin elokuun alussa. Virgo ei ole aivan yhtä herkkä kuin LIGO-observatoriot, johtuen laser-putkien lyhyemmästä pituudesta.

Cassini syöksyy Saturnukseen

Havainnekuva Cassiniluotaimesta Saturnusta kiertävällä
radalla. Kuva NASA.

NASAn pitkäaikainen Saturnus-luotain Cassini on tullut tehtävänsä päätökseen. Se on tehnyt monia uusia havaintoja mutta nyt sen käytettävissä oleva ajoaine on loppunut ja NASAn tutkijat ovat ohjanneet sen Saturnuksen ilmakehään vievälle radalle. Syöksy ilmakehään tapahtuu suurella 31 km/s nopeudella, joten luotain ei saavuta kovin syviä kerroksia Saturnuksen ilmakehässä ennen tuhoutumistaan.

Luotaimen ohjaamiseen käytettävän ajoaineen viimeiset rippeet käytetään luotaimen pääantennin pitämiseen Maahan suunnattuna mahdollisimman pitkään. Aluksi ohjainraketit toimivat vain 10 % teholla mutta tehoa joudutaan lisäämään sitä mukaa mitä syvemmälle Saturnuksen ilmakehää luotain etenee. Lopulta saavutetaan 100 % teho ja sen jälkeen ilman vastus kääntää luotain kääntyy ja radioyhteys katkeaa.

Cassinin reitti tuhoutumiseen päätyvälla radalla Saturnuksen
ilmakehässä. Kuva NASA.

NASA odottaa radioyhteyden katkeavan luotaimeen kello 14.55 Suomen aikaa, korkeuden arvioidaan olevan silloin noin 1500 km pilvipeitteen yläpuolella. Tämän jälkeen, noin 30 sekunnin kuluttua,  luotain hajoaa isompiin osiin ja hajoaminen jatkuu kunnes kaikki osat ovat höyrystyneet ilman vastuksen aiheuttaman kuumuuden vaikutuksesta.

Saturnus on 83 valominuutin etäisyydellä Maasta. Tämä tarkoittaa sitä, että radiosignaalien kulku kestää tämän ajan ja maapallolla kuullan luotaimen lähettämää signaalia vielä sen tuhoutumisen jälkeenkin. Signaali katoaa lopullisesti 83 minuutin kuluttua.

Syöksy Saturnukseen tapahtuu suunnilleen keskipäivällä paikallista aikaa ja suunnilleen noin 10 astetta pohjoiseen ekvaattorilta.