Havainto- ja kuvausvinkki: Jupiterin ja Saturnuksen konjunktio (päivitetty)

Artikkelia on päivitetty 19.12.2020

Kuun ja jonkin planeetan konjunktio ei ole mikään harvinaisuus, ei myöskään kahden planeetan välinen konjunktio. Niitä tapahtuu kuukausittain hyvin monta kertaa. Jupiterin ja Saturnuksen välinen konjunktio ei sekään ole mikään harvinaisuus, vaikka ei niitä kovin useinkaan tapahdukaan – kerran kahdessa vuosikymmenessä.

Jupiter ja Saturnus näkyvät hyvin lähekkäin 21.12.2020 illalla auringonlaskun jälökeen. Niiden keskinäinen kulmaetäisyys on vain 0,1°. Kuva © Kari A. Kuure.

Konjunktio

Palataanpa alkuun. Planeetat kiertävät Aurinkoa kunkin omilla radoillaan. Aurinkokunnan syntymiseen johtaneet tapahtumat ovat olleet sellaisia, että kaikkien planeettojen radat ovat suunnilleen samassa tasossa. Vaikka aikaa onkin kulunut yli 4,5 miljardia vuotta, planeettojen radat ovat edelleen suunnilleen samassa tasossa, vain pieniä eroja on matkan varrella ja ajan kuluessa syntynyt.

Planeettojen ratojen etäisyys määrittää myös sen, kuinka nopeasti kukin planeetta kiertää Aurinkoa. Maapallon nopeus on suunnilleen 30 km/s mutta matka on sen verran pitkä, että yhteen kierrokseen kuluu yksi vuosi. Mars, joka on noin 1,5 kertaisen etäisyyden päässä Auringosta kuin Maa, kuluttaa yhteen kierrokseen lähes kaksi vuotta. Seuraava ulompi planeetta, Jupiter, matkaa avaruudessa lähes kaksitoista vuotta ennen kuin yksi kierros tulee täyteen. Ja näin on kaikkien planeettojen kohdalla: mitä etäämmällä ne ovat Auringosta sen pitempi aika kuluu yhteen kierrokseen.

Jos tarkastellaan Aurinkokuntaa kokonaisuutena, sisemmillä radoilla olevat planeetat kiertävät useamman kierroksen kuin ulommat jossakin tietyssä ajassa. Tämä muistuttaa tilannetta pikajuoksussa, jossa sisemmällä radalla olevat juoksijat kiiruhtavat uloimmilla olevien ohi, jotka pidemmän radan vuoksi ja hitaamman etenemisen vuoksi jäävät aina jälkeen. Tilanne toistuu seuraavilla kierroksilla.

Kun tarkastelemme tilannetta täältä maapallolta, havaitsemme, että Jupiter kulkee tähtien suhteen nopeammin kuin Saturnus, onhan Jupiter sisemmällä radalla kuin Saturnus. Silloin tällöin Jupiter sivuuttaa Saturnuksen kierroksella. Kun tarkastelemme näitä kilpakumppaneita lähes ratojen keskipisteestä, havaitsemme ne jonakin tiettynä hetkenä olevan samassa kohtaa radoillaan. Tätä kutsutaan konjunktioksi, määritelmän mukaan se on hetki, jolloin kahden kappaleen ekliptinen longitudi (pituus) on sama.

Jos tarkastelisimme näiden kahden planeetan liikkumista Auringosta, niin silloin konjunktiot toistuisivat tarkasti 19,85 vuoden välein. Olemme kuitenkin maapallolla, joka myös kiertää Aurinkoa omalla radallaan. Tämän hieman muuttaa Jupiterin ja Saturnuksen konjunktion ajankohtaa puoleen tai toiseen. Välillä se nähdään hieman ennen ja välillä se nähdään myöhemmin kuin tuon 19,85 vuoden välein.

Otetaanpa sitten tarkasteluun planeettojen ratojen erilaiset kaltevuudet. Kaltevuudet lasketaan Maan ratatason suhteen ja sitä kutsutaan inklinaatioksi. Inklinaatio ilmoitetaan asteina. Jupiterin inklinaatio on 1,3° ja Saturnuksen 2,49°. Ei siis suuren suuri ero mutta se merkitsee sitä, että konjunktion aikaan näiden kahden planeetan välinen kulmaetäisyys toisistaan on hieman erilainen kuin edellisillä kerroilla.

On tapahtunut ennenkin

Edellisen kerran Jupiterin ja Saturnuksen välinen konjunktio oli 28.5.2000, jolloin niiden välinen etäisyys 1,1°. Hyvin lähellä toisiaan mutta tämä tapahtui meistä katsoen Auringon suunnalla ja kukaan ei sitä pystynyt näkemään. Sitä ennen, 31.12.1980 planeettojen välinen ero oli 1,0° ja ne näkyivät aamutaivaalla ennen auringonnousua. Lisäksi Jupiterin ja Saturnuksen seurana oli myös kirkas Venus, kaikki kolme alle 2° sisällä.

(päivitys alkaa) Tämä vuoden 1980 konjunktio tapahtui Jupiterin ja Saturnuksen opposition läheisyydessä: Ulkoplaneettojen oppositioon liittyy aina mielenkiintoinen ilmiö, jota kutsutaan taantuvaksi liikkeeksi. planeettojen etenevä liike on kohti itää suhteessa tähtiin. Taantuvan liikkeen aikana planeettojen liike tähtien suhteen on kuitenkin päinvastainen, siis kohti länttä. Tämä saattaa tuntua järjenvastaiselta, eihän planeetta voi noin vain muuttaa liikesuuntaansa! Planeetat eivät todellakaan muuta suuntaansa vaan jatkavat omaa kiertoaan Auringon ympäri aivan tavalliseen tapaan. Syy onkin maapallossa, joka menee ohi sisäradalla. Silloin ohitettava planeetta näyttää kulkevan päinvastaiseen suuntaan, siis kohti länttä.

Näin tapahtui vuoden 1980 opposition aikaan. Tuo 31.12.1980 oli konjunktiosta sarjan ensimmäinen. Seuraava tapahtui 4.3.1981 (kulmaetäisyys 1,06°) ja sen jälkeen vielä kolmannen kerran 24.7.1981 (1,1°). Tämä kolmen konjunktion sarja ei ollut ainoa 1900 – 2200 vuosien välillä. Järjestyksessä ensimmäinen kolmen konjunktion sarja esiintyi 7.8.1940, 19.10.1940 ja 15.2.1941, jolloin kulmaetäisyydet olivat 1,19°, 1,23° ja 1,29°. (päivitys päättyy)

Lehtitietojen mukaan edellinen, tämän vuoden konjunktioon verrattava konjunktio on tapahtunut 5.3.1226 kello 7.37. Silloinkin planeettojen välinen kulmaetäisyys oli vain 0,1°. En tarkistanut tässä välillä tapahtuneita konjunktioita niiden suuren määrän vuoksi (noin 40), joten uskotaan näin olevan. Varmasti tähän joukkoon mahtuu konjunktioita, joissa planeetat ovat hyvin lähellä toisiaan. Esimerkiksi 19.2.1961 kello 1.31 tapahtunut konjunktio oli hyvin likeinen, kulmaetäisyys planeettojen välillä oli 0,2°. Tällöinkin planeetat olivat horisontin yläpuolella vain päivällä.

(päivitys alkaa) Konjunktiot, joissa Jupiterin ja Saturnuksen välinen kulmaetäisyys on pienempi kuin 0,2° on tapahtunut ja tapahtuu vain silloin tällöin. Lähdetietojen mukaan näin on tapahtunut 1623, 1683, 2020, 20280 ja 2477.

Voisiko planeettojen kulmaetäisyys olla vieläkin pienempi kuin o,1° tai peräti, voisiko tapahtua jopa siten, että Jupiter peittäisi Saturnuksen? Kyllä, mutta äärimmäisen harvoin. Tällainen peittyminen tapahtuu vuonna 7541 kesäkuun 19 päivänä ja sen jälkeen vuonna 8674, 13340 ja 13738. (päivitys päättyy)

Paras hetki konjunktion näkemiseen on 21.12. päivän ilta auringonlaskun jälkeen kello 16.40. Silloin planeetat näkyvä noin 4° korkeudella eteläisellä taivaalla. Kuva © Kari A. Kuure.

Mitä tapahtuu?

Palataanpa tämän vuoden konjunktioon. Konjunktio tapahtuu 21.12.2020 kello 15.22, jolloin planeettojen välinen kulmaetäisyys on vain 0,1°. Kulma etäisyys ei kuitenkaan ole kaikkein pienin juuri tuolla hetkellä, vaan myöhemmin kello 22.10. Tuolloin planeetat eivät kuitenkaan näkyvissä, sillä Jupiter laskee horisontin alapuolelle kello 17.46 ja Saturnus 17.47. Paras aika havaita konjunktiota on kello 16.40, jolloin Aurinko on jo laskenut ja taivas hieman tummentunut. Silloin molemmat planeetat ovat noin 4° korkeudella suunnassa 209° (sunnilleen suunnassa SSE). 

(päivitys alkaa) Joulukuun säät harvoin mahdollistavat havaintojen teon: pilvisyyttä ja räntäsadetta riittää enemmän kuin tarpeeksi. Näin ollen, jos milloin tahansa pilvipeite rakoilee ja mahdollistaa planeettaparin katsomisen, se täytyisi käyttää hyväksi, sillä toista mahdollisuutta tuskin tulee. Havaintoja voi jatkaa aina tammikuun puolelle, sillä vaikka h-hetki onkin sivuutettu, niin silti planeetat ovat edelleen toistensa läheisyydessä. Tosin, elongaatio (kulmaetäisyys Aurinkoon) lyhenee vuorokausi vuorokaudelta, joten kovin pitkälle tammikuuta ei havaintoja pysty tekemään. (päivitys päättyy)

Toivottavasti sää mahdollistaa planeettojen havaitsemisen, sillä seuraavaa kertaa joudumme odottamaan aina 15.11.2039 asti. Silloin planeettojen välinen kulmaetäisyys on 0,6°. Seuraava yhtä lähellä tapahtuva konjunktio tapahtuu 15.3.2080, jolloin planeettojen välinen kulmaetäisyys on myös 0,1°. Itse konjunktio tapahtuu kello 3.29 mutta planeetat ovat horisontin yläpuolella päiväaikaan.

 

Arecibon 305 metrin radioteleskooppi romahti

Puerto Ricossa sijaitseva Arecibon radioteleskooppi romahti joulukuun 1. päivänä kello 7.55 paikallista aikaa. Ennen romahdusta teleskoopin havaintoalustaa kannattelevissa vaijereissa oli havaittu vikoja ja yksi niistä oli katkennut viime elokuussa.

Arecibon radioteleskoopin vaijereiden kunto selviää tästä kuvasta, jossa näkyy selvästi vaijereiden yksittäisten lankojen katkenneet päät. Kuva Arecibo Observatory.

Katkeamisen seurauksena muut kannatusvaijerit joutuivat suuremman kuormituksen alaiseksi ja päävaijeri katkesikin 6. marraskuuta. Katkeamisen seurauksena alue eristettiin, sillä droonilla tehdyn tarkastuslennon jälkeen vaijerien kunto todettiin huonoksi ja romahdusvaaraa pidettiin suurena. Observatoriolla oli kuitenkin jo korjaussuunnitelma ja valmistelut sen aloittamiseen olivat meneillään.

Radioteleskooppi valmistui käyttöön 1. marraskuuta vuonna 1963. Se oli rakennettu lähes pyöreään painanteeseen, jonka reunoja hieman muokkaamalla saatiin 305 m radioteleskoopin pääpeili rakennettua vaijereista ja alumiiniliuskoista. Peili kiinnitettiin ja tuettiin reunoistaan. Sen sijaan havaintolaitealustaa kannattelevat vaijerit kiinnitettiin kolmeen teräsrakenteiseen torniin. Pääpeilin polttoväli oli 135 metriä ja pinta-ala 73 000 m2.

Radioteleskooppi teki havaintoja 3 cm – 1 metrin aallonpituudella (10 GHz – 300 MHz).

Romahtamiseen johtaneet syyt lienevät hyvin selvät. Teleskoopin valmistumisesta oli jo lähes 60 vuotta, se oli joutunut useamman trooppisen hirmumyrkyn kouriin ja sitä rasitti Puerto Rico trooppinen, hyvin kostea ilmasto.

Vaijereiden kuormitus katkoi vajereiden yksittäisiä lankoja, joita yhdessä vaijerissa oli 160, yksi toisensa perään, jolloin jäljelle jääviin lankoihin kohdistui entistä suurempi vetävä kuormitus. Myös havaintoalustaa kannattelevissa terästorneissa oli havaittu korroosiovaurioita. Kannatin tornien huiput katkesivat ja koko havaintolaitealusta romahti alapuolella olevan pääpeilin päälle ja maahan asti.

Vaurioita oli viime vuosina kertynyt siinä määrin, että teleskooppi oli päätetty purkaa marraskuun vaijerikatkon jälkeen. Vielä elokuun vaijerikatkon jälkeen suunnitelmana oli kunnostaa teleskooppi, vaikka epäilyjä sen kunnosta olikin olemassa.

Päivitys 4.12.2020

Katso myös video romahduksesta

https://www.sciencealert.com/images/2020-12/processed/arecibo_collapse_drone_footage.gif

ja

https://twitter.com/i/status/1334543241996365825

Kiinan Chang’e 5 -luotain laskeutui Kuuhun

Kiinan Chang’e 5 -kuuluotain on laskeutunut Kuuhun Mons Rümker’in vulkaaniselle tasangolle, joka sijaitsee Oceanus Procellarum eli Myrskyjen valtameren alueella. Luotaimen tehtävänä on kerätä näytteitä noin 2 kg verran ja tuoda ne Maahan parin viikon sisällä.

Mons Rümkerin alue sijaitsee Myrskyjen valtameressä suunnilleen kuvan keskellä.

Kuuluotain Chang’e 5 laukaistiin matkaan Kiinan Pitkä marssi 5 -kantoraketilla marraskuun 24. päivänä kello 4.30 Wenchangin avaruuskeskuksessa Hainanin maakunnasta. Suorituskykyinen kantoraketti tarvittiin, sillä kuuluotaimen kokonaismassa on yli 8 200 kg ja sen lisäksi vielä Kuun kiertoradalle asti lentänyt kiertorataosa, jota käytetään paluulennolla. Koko luotainyhdistelmä muodostuu neljästä itsenäisestä osasta: kiertorata- (orbiter), laskeutumis-, nousumoduulit ja näytekapseli.

Mons Rümkerin alueen on ajateltu olleen vulkaanisesti aktiivinen noin 1,2 miljardia vuotta sitten. Kuva Wikimedia Commons.

Kuun kiertoradalle luotainyhdistelmä saapui 28. marraskuuta, jonka jälkeen laskeutumisosa aloitti kello 22.27 laskeutumisensa Kuun pinnalle. Laskeutumisen aikana luotaimen nopeutta jarrutettiin rakettimoottorein. Noin 2,5 km korkeudessa luotain suoritti nopean sijainnin määrityksen ja jatkoi laskeutumistaan. Laskeutumisen aikana alla olevasta pinnasta otettiin kuvia ja tietokone tunnisti niiden perusteella pinnan yksityiskohdat, erityisesti ne pinnan muodot kuten suuret kivet, jotka voisivat vaarantaa onnistuneen laskeutumisen.

Tarkempi pinnan analysointi tehtiin noin 100 metrin korkeudelta, jossa luotaimen laskeutuminen keskeytettiin hetkeksi. Laskeutumispaikan turvallisuuden varmistumisen jälkeen luotain laskeutui tasaisella nopeudella valittuun paikaan. Laskeutumisessa käytetyt rakettimoottorit sammutetiin vain muutaman metrin korkeudella pinnasta kello 23.11 ja laskeutuminen oli tapahtunut.

Välittömästi laskeutumisen jälkeen luotaimen näytteenottotehtävä aloitettiin. Luotaimen porauslaitteistolla kairataan näyte noin 2 metrin syvyydestä ja pinnalta otetaan käsivarsikauhalla irtonaista pintamateriaalia. Näytteiden ottamiseen kuluu aikaa noin parin vuorokauden verran, jonka jälkeen ne siirretään näytekapseliin ja paluumatka voikin alkaa.

Nousumoduuli kuljettaa näytekapselin noin 200 km korkeudella olevalla kiertoradalla odottelevaan orbiteriin, johon se telakoituu. Näytekapseli siirretään paluumoduuliin, joka irrottautuu orbiterista ja suuntaa kulkunsa kohti Maata.

Katso video Chang'e 5 projektista

 

Pimeä aine voi siirtyä galaksista toiseen

Kaksi galaksia sijaitsee noin 44 miljoonan valovuoden etäisyydellä meistä. Toinen niistä on hyvin himmeä ja vaikeasti havaittavissa oleva NGC 1052-DF4 ja siinä on vain hyvin vähän (< 1%) pimeää ainetta. Toinen on hyvin paljon massiivisempi galaksi NGC 1052-DF2, ja siinä on hyvin paljon (> 99 %) pimeää ainetta.

Galaksi NGC 1052-DF4 on keskiosiltaan symmetrinen mutta ulkoreunaltaan se on kehittämässä gravitaatiohäntää massiivisemman naapurigalaksin vaikutuksesta. Kuva Montes et al., ApJ, 2020.

Alkuun näiden kahden galaksin välillä ei näyttänyt olevan mitään yhteyttä, tutkimukset paljastivat DF4n olevan paljon lähempänä kuin mitä ensin ajateltiin. Jokin kuitenkaan ei sopinut kuvaan ja tarkempi analyysi paljasti pimeän aineen puuttumisen galaksista lähes kokonaan. Tulos vaikuttui hyvin oudolta, sillä pimeää ainetta pidetään välttämättömänä, jotta galakseja ylipäätään voisi muodostua.

Tutkijat^[1] saivat havaintoaikaa La Palmalla (Kanariansaaret) sijaitsevalta Gran Telescopio Canarias’ista ja Hubble avaruuskaukoputkesta. Havainnot näillä riittävän suurilla ja herkillä teleskoopeilla paljasti, että suurempi galaksi (DF2) olisi riistänyt pienemmältä (DF4) tähtiä. Pienemmän ydinalueet näyttivät olevan koskemattomia ja tähdet olivat symmetrisesti ytimen ympärillä. Uloimpana kuitenkin oli havaittavissa vuorovesivoiman synnyttäneen jo ”gravitaatiohännän” kohti massiivisempaan galaksia.

Tähdistä muodostunut vuorovesihäntä syntyy sen jälkeen, kun galaksin pimeä aine on ensin siirtynyt suurempimassaiseen galaksiin. Näin on selitettävissä, miksi pienemmästä galaksista pimeä aine puuttuu lähes täysin ja massiivisemmassa sitä taas on ylimäärin. Pimeän aineen poistuttua galaksin gravitaatio on heikentynyt niin paljon, että tähtien siirtyminen massiiviseen galaksiin mahdollistuu. Tämä näyttää alkaneen aivan hiljattain.

Mitä sitten tulee tapahtumaan pimenemälle DF4-galaksille? Luultavasti se tulee liittymään kokonaisuudessaan massiivisempaan galaksiin. Kuinka kauan tähän menee riippuu hyvin monesta tekijästä ja siihen ei nyt julkaistu tutkimus vastaa.

Huomautus

[1] The Astrophysical Journal, 904, osa 2. The Galaxy "Missing Dark Matter" NGC 1052-DF4 is Undergoing Tidal Disruption