Uhkakuva avaruudesta

Tiedotusvälineet ovat kertoneet NASAn julkaisemista laskelmista, joiden mukaan Maan radan ylittävä Aten-asteroidi 2023 DW saattaa muodostaa uhkan maapallon turvallisuudelle. Uhkaava lähiohitus tapahtuisi 14. helmikuuta 2046 ja NASA laskee tälle tapahtumalle 1/560 mahdollisuutta törmäykselle. Euroopan avaruusjärjestö on päätynyt samoille linjoille 1/625 törmäysmahdollisuudelle.

Maan radan lähelle tulevat asteroidit (NEO) on luokiteltu ryhmiin radan sijainnin mukaan. Kaikkein suuriman riskin törmäykselle muodostavat Apollo- ja Aten-asteroidit. Kuva Wikimedia Commons.

Mitä asteroidista tiedetään tällä hetkellä? Tällä hetkellä sen kooksi arvioidaan (kirkkauslaskelmiin perustuen) noin 50 metriä. Jos arvio on lähelläkään todellisuutta, silloin se asettuu suunnilleen Tunguskassa (Siperia, Venäjä) vuonna 1908 maapalloon törmänneen kappaleen kokoluokkaan. Asteroidiksi se ei ole siis kovinkaan suurikokoinen ja mahdollisen törmäyksen aiheuttaman tuhoalueen laajuus olisi varsin pieni (säde noin 26 km), ehkä noin kolmenkertaisesti Tampereen pinta-ala. JPL:n Small-Body Database Lookup antaa nimelliseksi ohitusetäisyydeksi 1 798 166 km, mutta virherajojen puitteissa se voi olla jopa niin vähän kuin 1 495 km.

JPL:n SBSL tuottama kuva ohituksesta. Kuva JPL.

Asteroidin havaitsivat Georges Attard ja Alain Maury asteroidin MAP (Maury/Attard/Parrott) -etsintäohjelmassaan San Pedro de Atacama (Chile) helmikuun 23. päivänä. Havaintohetkellä asteroidi oli noin 10 miljoonan km etäisyydellä Maasta.

Kun tällaisia Maan radan kanssa risteäviä asteroideja löydetään, niille lasketaan aina todennäköisyys törmäykseen ja luokitellaan niiden törmäyksen ja tuhovaikutuksen todennäköisyys niin Torino- kuin Palermo-asteikoilla ^[1]. Asteroidille 2023 DW Palermo-asteikon lukema on -2,1 ja Torino-asteikolla 1, joten sen muodostama uhkaa maapallolle on hyvin pieni.

Mitä todella tapahtuu 14.2.2046?

Nykylaskelmien mukaan asteroidin 2023 DW lähiohitus tapahtuu alustavien laskelmien mukaan kyseisenä päivänä. Tosin laskelmissa on vielä aika suuri virhemarginaali, jota lähimmän hetken tarkka ajankohta ei ole selvillä. Jos ohitus tapahtuisi laskelmien mukaisesti, se tapahtuisi suurimmaksi osan Tyynenmeren alueella. Reitti ulottuu Yhdysvaltain keskiosasta Tyynen meren yli Jaavalle ja Indonesiaan. Ratalaskelmissa on vielä kuitenkin suuri epävarmuus, 3-sigma virhemarginaali on 8 miljoonaa km. Tällä hetkellä arvioidaan, että ohitusetäisyys on alle 2 miljoonaa km (SkySafari 7 pro antaa etäisyydeksi 1,3 miljoonaa km).

Tilanne siis kehittyy kaiken aikaa sitä mukaa kuin uusia havaintoja asteroidista saadaan. Tarkempia uutisia saataneen aivan lähipäivinä.

Tällä hetkellä näyttää siltä, että asteroidin koko ja ohitusetäisyys on mitä tavanomaisin, vastaavan kokoluokan asteroideja ohittaa maapallon suunnilleen samalta etäisyydeltä joka kuukausi, joskus useampikin. Mediakohu näyttää olevan siis aivan tarkoituksellisesta ja lähinnä siitä syystä, että (alustavat)laskemat mahdollistavat hyvin pienen mahdollisuuden törmäyspaikan sijainnille Yhdysvaltain maa-alueella. NASA on tämän tapaisista asioista erittäin herkkä tiedottamaan.

Huomautus

Tässä taulukossa on muutamia asteroideja joiden riskiluokitus on ollut ainakin hetken aikaa merkittävä.

[1] Torniasteikolla määritetään asteroidien törmäyksen todennäköisyyden ja kineettisten vaurioiden vakavauus yhtenä uhka-arviona. Torino-asteikko on lukemat 0 – 10, joista 10 on kaikkein vakavin ja nolla tarkoittaa sitä, että mitään uhkaa ei ole. Toistaiseksi korkein Torino-asteikon lukema on ollut 4 ja se saavutettiin neljän vuorokauden ajan 99942 Apophis-asteroidille jouluna 2004.

Palermo-asteikolla on suunnilleen samanlainen käyttötarkoitus, mutta se on teknisempi ja lukemat ovat logaritmisia. Lukema +2 tarkoittaa sitä, että uhka-arvio on satakertaa suurempi kuin satunnainen tausta, milloin vain. Palermo-asteikon positiiviset lukemat tarkoittavat todellista uhkaa ja negatiiviset lukemat vain pientä uhkaa.  Lukemien ollessa pienempiä kuin -2 uhkaa ei käytännössä ole. Kaikkein pienin Palermo-asteikon lukema on toistaiseksi -3,94 asteroidille 2022 UE₃.

99942 Apophis -asteroidille Palermo-asteikon lukema oli 190 vuorokauden ajan lukemassa +1,10. Tämä tarkoitti sitä, että törmäyksen todennäköisyys oli 12,6-kertainen (1/472) satunnaiseen taustaan (1/37) nähden.

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.

 

Tähtienvälinen meteoroidi hipaisi maapallon ilmakehää

Viime syksynä, lokakuun 23. päivän iltana kello 23.38 Tampereen Ursan revontulikameroihin tallentui selkeä viiru (kirkkaus noin -3^m). Samainen viiru tallentui videokameraan Vaalassa, Nyrölässä ja järjestelmäkameralla otettuun kuvaan (Kari Haila) Sastamalassa. Oli selkeä sää ja revontulet taivaalla. Monet tavallisella kameralla varustautuneen harrastajat olivat kuvaamassa revontulia, joten meteorin viiru tallentui myös moniin muihinkin kuviin.

Tampereen Ursan revontulikameraan tallentunut valoviiru osoittautui harvinaiseksi tähtienvälisen avaruuden kappaleen aiheuttamaksi. Kuva © Tampereen Ursa ry.

Aluksi kyse näytti olevan aivan tavallisesta meteorista, tosin sen lentorata muodostui epätavallisen pitkäksi. Epätavallisen pitkä lentorata sai Ursan tulipalloryhmän jäsenet, Jaakko Visuri ja Markku Siljama ensimmäisten joukossa, pohtimaan sitä, että voisiko kyse olla ns. maapallon hipojasta. Nämä hipojat ovat sellaisella radalla, että ne saapuvat maapallon ilmakehään hyvin loivassa kulmassa (tässä tapauksessa noin 3,6 asteen kulmassa), siis lähes maanpinnan suuntaisesti. Hipaisija kuitenkin yleensä päätyy takaisin avaruuteen, sillä lentokorkeus ei välttämättä alene merkittävästi yläilmakehässä tapahtuvan lennon aikana. Tässä tapauksessa alenema oli vain 14 km.

Meteorin loppu näkyy tässä länsikameran kuvassa himmeänä viiruna. Kameroiden kelloajat ja siitä johtuen aikaleimat poikkeavat hieman toisistaan Kuva © Tampereen Ursa ry.

Siljaman ja kumppanien laskelmat osoittivat, että meteoroidin näennäinen nopeus oli selvästi sen verran suuri (näennäinen nopeus 74,2 km/s, geosentrinen 73,2 km/s ja heliosentrinen nopeus 43,5 km/s), että se pystyisi pakenemaan Aurinkokunnasta. Seuraava kysymys olikin se, mistä moinen huikea nopeus johtui? Oliko kappale tullut Aurinkokuntaamme tähtienvälisestä avaruudesta vai oliko jokin planeetoista ollut radan varrella ja kiihdyttänyt nopeuden erityisen suureksi?

Useat kysymykset siis vaativat vastausta ja koko tulipalloryhmä pääsi töihin käsiksi. Aluksi kerättiin kaikki saatavilla oleva kuva-aineisto ja niiden avulla määritettiin lentorata ja rata Aurinkokunnassamme mahdollisimman tarkasti. Osoittautui, että lentorata oli Haapajärveltä Kristiinankaupunkiin ja meteorin alin piste oli 112,6 km korkeudella, jossa se myös katosi kuvista. Ilmakehässä meteori näkyi kaikkiaan noin viisi sekuntia ja näkyvän radan pituudeksi tuli noin 410 km. Ratamääritys osoitti, että planeettojen lähiohituksia ei ollut tapahtunut, joten alkoi näyttää siltä, että kappale oli tullut Aurinkokuntaamme tähtienvälisestä avaruudesta. Toinen vaihtoehto olisi, jos se kuului Aurinkokuntaamme, niin silloin sen alkuperä oli kaukana Oortin pilvessä ja sen rata oli hyperbolinen. Kappaleen kooksi arvioitiin noin 1 kg luokkaa oleva massa.

Mutta mitä mieltä olivat muut tutkijat, olisivatko he samaa mieltä asiasta? Tulipalloryhmällä on aikaisemminkin ollut yhteyksiä eripuolille maapalloa, joten oli luontevaa pyytää espanjalaisia kollegoita mukaan tutkimaan tapausta. Suomesta luovutetun aineiston perusteella Espanjan havaintoverkon johtaja Josep Maria Trigo-Rodríguez Katalonian avaruustutkimuksen instituutista (IEEC) kertoi heidän tutkimuksensa olevan samansuuntainen, meteoroidi oli mitä suurimmalla todennäköisyydellä tullut tähtienvälisestä avaruudesta. WAU!

Tapaus on ensimmäinen laatuaan, joka on a) harrastajien tekemä löytö ja b) ylipäätään ensimmäinen havainto näin pienestä kappaleesta. Kaikkia tunnetaan viisi tähtienvälisestä avaruudesta tullutta kappaletta. Kaksi näistä on Papua-Uusi-Guinea 2014 ja Portugali 2017 yllä havaitut kappaleet, mutta ne havaittiin Yhdysvaltain sotilaallisilla satelliiteilla ja tietoja niistä on tihkunut hyvin niukasti. Aikaisemmista radiohavainnoista tiedetään, että hyvin nopeasti liikkuvia pieniä kappaleita on aikaisemminkin liikkunut maapallon läheisyydessä, mutta ne ovat olleet yksittäisiä tapauksia ja niiden tutkiminen lähemmin on tietysti ollut mahdotonta.

Kaikki nämä havainnot yhdessä tietysti osoittavat sen, että emme elä kovinkaan täydellisessä kuplassa, vaan Aurinkokuntamme on vahvassa vuorovaikutuksessa myös tähtienvälisen avaruuden kanssa. Tällaisesta vuorovaikutuksesta on myös isompien kappaleiden osalta hyviä esimerkkejä. 1I/Oumuamua vuonna 2017 ylitti uutiskynnyksen ja sen kulkua Aurinkokunnassamme seurattiin tiedotusvälineissä hyvin tiiviisti. Erityisesti kappaleen koko ja muoto aiheutti villejä spekulaatioita sen alkuperästä ja rakenteesta. Loppujen lopuksi se paljastui litteähköksi levyksi ja on tällä hetkellä poistumassa Aurinkokunnastamme. Toinen kappale mutta ei aivan yhtä suurta huomiota saanut oli komeetta 2I/Borisov vuonna 2019. Olisiko mahdollista, että Suomessa havaittu tähtienvälinen meteoroidi luetteloitaisiin 3I/Ursa:ksi, jäänee nähtäväksi?

Mutta tarina saa jatkoa. Barcelonan autonomisen yliopiston (UAB) tukija Eloy PeñaAsension on tekemässä väitöskirjaansa ja tästä tapauksesta laadittu tutkimusraportti tulee osa sitä. Aikaisemmin hän on tutkinut yhdessä Trigo-Rodríguezin kanssa Yhdysvaltojen satelliittidataa. Raportin kirjoittajiksi on myös merkitty espanjalaisten lisäksi suomalaiset tulipalloryhmän jäsenet: Jaakko Visuri (Ursa), Maria Gritsevich (Ursa/ MML/Paikkatietokeskus/Helsingin yliopisto Fysiikanlaitos), Markku Siljama (Ursa), Jarmo Moilanen (Ursa, MML/Paikkatietokeskus/Helsingin yliopisto Fysiikanlaitos), Harri Kiiskinen (Jyväskylän Sirius) sekä Markku Lintinen (Tampereen Ursa).

Lähteet

1.       Tähdet ja avaruus -lehti no. 2/2023: Mikko Suominen ja Marko Pekkola: Suomen yllä viiletti tähtienvälinen meteoroidi.

2.       54th Lunar and Planetary Science Conference 2023: E. Peña-Asensio & All: The Finnish Hyperbolic Grazing meteor: Are Interstellaer Earth Imapactors Biased?

3.       Tampereen Ursa revontulikamerat (kuva).

Uusia kuita Jupiterille

Minor Planet Center (MPC) on kirjannut Scott Sheppard:in (Carnegie Institute for Science) havaitsemat 12 uutta kuuta Jupiterille. Sheppard teki havaintonsa vuosia 2021 ja 2022. Näiden havaintojen myötä Jupiterin kuiden määrä kasvoi 92 kuuhun aikaisemmasta 80:stä ja ylitti Saturnuksen 83 kuun määrän. Havainnot palauttivat kartalle myös kuun S/2003 J 10, josta havaintoja ei oltu saatu 18 vuoteen.

Kaaviossa on esitetty vain osa Jupiteria kiertävien kuiden radoista. Galilein kuiden radat ovat pieniä punaisia ympyröitä kuvan keskellä.

Kaikki nyt havaitut kuut kiertävät Jupiteria hyvin kaukana ja tästä syystä niiden kiertoaika on yli 340 vuorokautta. Yhdeksän näistä kuista ovat kaikkein etäisimpiä ja niiden kiertoaika on yli 550 vuorokautta. Tähän etäiseen ryhmään kuuluu kaikkiaan 71 kuuta. Etäiset kuut ovat todennäköisesti Jupiterin kaappaamia, sillä niiden kiertosuunta on myötäpäivään (takautuva liikesuunta), eli vastakkaiseen suuntaan kuin yleinen kiertosuunta (etenevä suunta) Aurinkokunnassamme on (jos katsotaan järjestelmäämme ratatason yläpuolelta pohjoissuunnasta). Kaikki takautuvaan suuntaan kiertävät kuut ovat hyvin pieniä, vain viisi on halkaisijaltaan suurempia kuin 8 km.

Kolme uusista kuista ovat etenevään suuntaan kiertäviä. Näiden kuiden arvioidaan syntyneen sinne alueelle missä ne edelleenkin ovat. Sheppardin mukaan lähempänä Jupiteria kiertävien pienien kuiden havaitseminen on vaikeaa, sillä Jupiterin kirkas hajavalo peittää alleen himmeiden kuiden havaitsemista.

Jupiterin kuut ovat jakautuneet selviin ryhmiin. Himalia-ryhmään kuuluu (tällä hetkellä) yhdeksän kuuta. Niiden etäisyys Jupiterista on 11—12 miljoonaa km. Kauempana, noin 17 miljoonan km:n etäisyydellä on Carpo-ryhmä, johon kuuluu vain kaksi kuuta. Themisto-kuu (Ø n. 9 km) kiertää Jupiteria Himalia-ryhmän ja Galileon kuiden välisessä aukossa, noin 7,5 miljoonan km etäisyydellä Jupiterista. Tämä aukko näyttää olevan tyhjä muista kuista, mutta havainnot ovat vaikeita hajavalon vuoksi, joka estää pienien, alle 3 km kokoisten kuiden näkymisen. Jupiterin kuiden ryhmiä on kolme muutakin, joista Ananke-ryhmä on runsain, lähes yhtä runsas Pasiphae-ryhmä ja Carme-ryhmä. Kaikki nämä ryhmät kiertävät Jupiteria 15 – 35 miljoonan km etäisyydellä.

Pieni Valetudo-kuu (Ø 1 km) kiertää etenevästi Jupiteria 19 miljoonan km etäisyydellä. Sen rata kuitenkin ylittää muutaman takautuvaan suuntaan liikkuvan kuun radan. Ratojen ylitys muodostaa törmäysvaaran, jolloin törmäävät kuut voivat pirstoutua kokonaan. Kuiden jäännökset voisivat muodostaa ainakin väliaikaisen ja hyvin himmeä renkaan Jupiterin ympärille. Luonnollisesti pirstoutuneen aineen määrä enimmilläänkin olisi hyvin pieni, joten mitään Saturnuksen renkaiden tapaista kirkasta rengasjärjestelmää ei todennäköisesti syntyisi.

Jupiterin kuujärjestelmässä on vielä näiden pienten kuiden lisäksi jo Galileo Galilein löytämät neljä suurta kuuta (Io, Europa, Ganymedes ja Kallisto) ja niiden ratojen sisäpuolella kiertävät Metis, Adrastea, Amalthea ja Thebe.

Uusia kuita tullaan edelleenkin löytämään niin Jupiterin kuin Saturnuksen kiertoradoilta. Kuiden ratojen lasketa on hieman vaikeaa, sillä niiden rataan vaikuttaa Jupiterin gravitaation lisäksi myös Auringon gravitaatio, joka muokkaa kaiken aikaa pienien kuiden ratoja. Näin ollen ei ole mikään ihme, jos silloin tällöin joku kuu katoaa kartalta löytyäkseen joskus myöhemmin uudelleen.

Webbin tekemät havainnot ensimmäisestä eksoplaneetastaan

Tutkijat ovat vahvistaneet[1] eksoplaneetan olemassaolon NASA/ESA/CSA James Webb -avaruusteleskoopin avulla ensimmäistä kertaa. Tunnuksen LHS 475 b saanut planeetta on lähes täsmälleen samankokoinen kuin omamme, sen halkaisija on noin 99 % Maan halkaisijasta.

Taiteilijan näkemys eksoplaneetasta. Kuva NASA/ESA/CSA.

Tutkimusryhmää johtavat Kevin Stevenson ja Jacob Lustig-Yeger, molemmat Johns Hopkinsin yliopiston sovelletun fysiikan laboratoriosta Laurelissa, Marylandissa. Tiimi päätti tarkkailla tätä kohdetta Webb-teleskoopilla tarkistettuaan huolellisesti NASAn Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) -satelliitin tiedot, jotka vihjasivat planeetan olemassaoloon. Webbin lähi-infrapunaspektrografi (NIRSpec) havaitsi planeetan helposti ja selkeästi vain kahdella ylikulkuhavainnolla. "Ei ole epäilystäkään siitä, että planeetta on olemassa, Webbin tarkat tiedot vahvistavat sen”, Lustig-Yager sanoi.

"Nämä ensimmäiset havaintotulokset Maan kokoisesta kiviplaneetasta avaavat oven monille tulevaisuuden mahdollisuuksille tutkia kiviplaneettojen ilmakehää Webbin kanssa", myönsi Mark Clampin, NASAn Washingtonin päämajan astrofysiikan osaston johtaja. "Web tuo meidät yhä lähemmäksi uutta ymmärrystä Maan kaltaisista maailmoista Aurinkokunnan ulkopuolella, ja tehtävä on vasta alkamassa."

Webbin havaintojen perusteella laadittu tähden kirkkauskäyrä, jossa näkyvä "kuoppa" paljastaa planeetan ylikulun, sekä sen halkaisijan. Kiertoaika puolestaan voidaan määrittää toistuvien ylikulkujen perusteella. Tähden massan ja kiertoajan perusteella voidaan laskea planeetan etäisyys tähdestä ja planeetan massa. Kuva NASA/ESA/CSA.

Kaikista toimivista kaukoputkesta vain Webb pystyy karakterisoimaan Maan kokoisten eksoplaneettojen ilmakehän. Ryhmä yritti arvioida, mitä planeetan ilmakehässä on analysoimalla sen siirtospektriä. Vaikka tiedot osoittavat, että tämä on Maan kokoinen kiviplaneetta, he eivät vielä tiedä, onko sillä ilmakehää. "Observatorion tiedot ovat kauniita", sanoi Erin May, myös Johns Hopkinsin yliopiston soveltavan fysiikan laboratoriosta. "Kaukoputki on niin herkkä, että se havaitsee helposti useita molekyylejä, mutta emme voi vielä tehdä lopullisia johtopäätöksiä planeetan ilmakehästä."

Vaikka tiimi ei voi päätellä tarkasti, mitä on havaittu, he voivat ehdottomasti sanoa, mitä ei ole. "Voimme sulkea pois joitain ilmakehätyyppejä", Lustig-Yager selitti. "Sillä ei voi olla paksua metaani-ilmakehää, joka on samanlainen kuin esimerkiksi Saturnuksen kuulla Titanilla."

Webb ei havainnut havaittavaa määrää mitään alkuainetta tai molekyyliä. Spekrihavainnot (valkoiset pisteet) ovat yhdenmukaisia ​​sellaisen planeetan ominaisuuksettoman spektrin kanssa, jolla ei ole ilmakehää (keltainen viiva). Violetti viiva edustaa puhdasta hiilidioksidi-ilmakehää, eikä sitä voi erottaa ilmakehättömästä nykyisellä tarkkuudella. Vihreä viiva edustaa puhdasta metaani-ilmakehää, joka ei kuitenkaan ole todennäköinen, koska metaanin, jos sitä on, odotetaan estävän enemmän tähtien valoa 3,3 mikrometrin aallonpituudella. Kuva NASA/ESA/CSA.

Ryhmä toteaa myös, että vaikka on mahdollista, että planeetalla ei ole ilmakehää, on joitakin ilmakehätyyppejä, joita ei ole suljettu pois, kuten puhdas hiilidioksidi-ilmakehä. "Vastaintuitiivisesti 100-prosenttinen hiilidioksidi-ilmakehä on niin paljon kompaktimpi, että sen havaitseminen on erittäin haastavaa", Lustig-Yager sanoi. Vielä tarkempia mittauksia tarvitaan, jotta tiimi erottaisi puhtaan hiilidioksidi-ilmakehän usean kaasun muodostamasta ilmakehästä. Tutkijoiden on tarkoitus hankkia lisää spektrejä lisähavainnoilla tulevana kesänä.

Webb paljasti myös, että planeetta on muutama sata astetta lämpimämpi kuin Maa, joten jos pilviä havaitaan, se voi saada tutkijat päättelemään, että planeetta on Venuksen kaltainen, jolla on hiilidioksidi-ilmakehä ja joka on jatkuvasti paksujen pilvien peitossa. "Olemme eturintamassa pienten, kivisten eksoplaneettojen tutkimisessa", Lustig-Yager sanoi. "Olemme tuskin alkaneet raapia pintaa siitä, millainen heidän ilmakehä planeetalla voisi olla."

Tutkijat vahvistivat myös, että planeetan kiertoaika on noin kaksi vuorokautta. Tämä tieto paljastui lähes välittömästi Webbin tarkasta valokäyrästä. Vaikka LHS 475 b on lähempänä tähteään kuin mikään Aurinkokunnan planeetta, sen punainen kääpiötähden lämpötila on alle puolet Auringon lämpötilasta, joten tutkijoiden mukaan planeetta voisi silti ylläpitää ilmakehää.

Tutkijoiden löydökset ovat avanneet mahdollisuuden paikantaa Maan kokoisia planeettoja, jotka kiertävät pienempiä punaisia ​​kääpiötähtiä. "Tämä kiviplaneetan vahvistus korostaa tehtävän instrumenttien tarkkuutta", Stevenson sanoi. "Ja se on vasta ensimmäinen monista löydöistä, jotka se tekee." Lustig-Yager oli samaa mieltä: "Tämän teleskoopin avulla kiviset eksoplaneetat ovat uusi raja."

LHS 475 b on suhteellisen lähellä, vain 41 valovuoden päässä, Oktantin tähdistössä.

Viittaukset

[1] Ryhmän tulokset esiteltiin American Astronomical Societyn (AAS) lehdistötilaisuudessa keskiviikkona 11. tammikuuta 2023.