Neutronitähtien sulautumisessa syntyi musta aukko

Havaitut gravitaatioaallot. Kuva LIGO/Virgo-observatoriot.

Elokuun 17. päivänä havaittu kahden neutronitähden yhteen sulautuminen aiheutti gravitaatioaaltoja, jotka havaittiin toiminnassa olleilla LIGO- ja Virgo-observatorioilla. 

Uusimpien tutkimusten^[1] mukaan kaksi neutronitähden (massat 1,48 ± 0,12 M_Sun ja 1,26 ± 0,1 M_Sun) törmäyksestä aiheutuneita  gravitaatioaaltoja havaittiin yli 100 sekunnin ajan. Sen lisäksi tapahtumaa havaittiin^[2] monilla muilla havaintovälineillä aina röntgensäteilystä radioaaltoihin asti.

Tutkimuksen mukaan 2,74 + 0,04-0,01 M_Sun massainen kompakti kohde on todennäköisesti musta aukko, sillä joulukuun 3 ja 6. päivinä tehdyt röntgenhavainnot eivät vastaa massiivisen  ja erittäin voimakkaan magneettikentän omaava neutronitähden aiheuttamaa säteilyä. 

Havainnot eivät vastaa  neutronitähtien kertymäkiekon säteilyä, sillä röntgensäteily oli aivan liian kirkas ollakseen lähtöisin kertymäkiekosta. Säteilylähde ei myöskään voinut olla relativistisella nopeudella etenevä hiukkassuihku, sillä sellaisen vuo olisi himmeämpi 102 vuorokauden jälkeen.  

Tutkimuksen mukaan röntgensätely on peräisin sulautumisen aiheuttamasta sokkiaallon vuorovaikuttaessa  tähtienvälisen aineen kanssa ja havainnot viittaavat siihen, että neutronitähdistä todennäköisesti syntyi musta aukko.

Huomautukset

[1] Trinity yliopiston, Texasin yliopiston ja Kalifornian yliopiston Eureka tieteellisen tutkimusryhmän tutkijoiden julkaisema tutkimus

David Pooley, Pawan Kumar, J. Craig Wheeler:  GW170817 Most Likely Made a Black Hole;
arXiv:1712.03240 [astro-ph.HE]

[2] Lue artikkeli http://avaruusmagasiini.blogspot.fi/2017/10/huikea-lapimurto.html

3200 Phaethon on suurempi kuin aikaisemmin arvioitiin

Tutkakuvasarja 3200 Phaetonista otettiin Arecipo-
radioteleskoopilla joulukuun 17. päivänä Puerto Ricossa.
Kuva Arecibo/NASA/NSF.

Kivikomeetta 3200 Phaethon osoittautui joulukuun 17. päivänä tehtyjen tutkamittausten mukaan olevan noin 20 % suurempi kuin mitä aikaisemmin arvioitiin. Tutkamittaukset tehtiin Puerto Ricossa olevalla Arecibo-radioteleskoopilla.

Puerto Rico kärsi paljon vaurioita syyskuun 20. päivänä hurrikaani Marian riehuessa alueella. Arecipo selvisi pienin vaurioin mutta se on ollut pois käytöstä, sillä vaurioita, mm. sähkön syöttö observatoriolle ei vielä ole korjattu. Radioteleskooppi saatiin kuitenkin toimimaan varavoimakoneen tuottamalla sähköllä ja mittaukset tehtyä juuri ajallaan.

3200 Phaethon osoittautui olevan kutakuinkin pyöreä kappale, jonka koko on noin 6 km. Aikaisemmin sen kooksi arvioitiin hieman alle 5 km. Tutkakuvassa näkyy mielenkiintoinen yksityiskohta: asteroidissa on iso onkalo, joka näkyy tutkakuvassa tummana. Onko kyseessä varsinainen luola vain onko se vain painauma, meteorikraatteri tms. ei ole selvillä. Kuvan tarkkuus ei anna mahdollisuuksia enempään analyysiin.

Ohitushetkellä Phaethon oli noin 10 miljoona km etäisyydellä maapallosta. Vaikka etäisyys tuntuu isohkolta, niin kyse oli kuitenkin lähiohituksesta. Kivikomeetaksi kappaletta kutsutaan sen vuoksi, että sen rata täsmää geminidien meteoriparven radan kanssa ja sitä pidetäänkin parven muodostaneena komeettana.

Kappaleen komeettamainen luonne ilmeni vuonna 2009 kun NASAn STERO-A-luotain onnistui valokuvaamaan Phaethonilta koman ja hennon pyrstön. Näyttääkin siltä, että Phaethonin pinnalla on paksu kiviaineksesta muodostunut kuori, joka estää suurempien vesimäärien haihtumisen. 

3200 Phaethonin koma ja pyrstö näkyvät näissä kuvissa hyvin selvästi.
Kuva tutkimuksesta The Dust Tail of Asteroid (3200) Phaethon
David Jewitt1, Jing Li and Jessica Agarwal
arXiv:1306.3741v1 [astro-ph.EP] 17 Jun 2013.

Kuoren synty on helposti selitettävissä sillä, että kappaleen periheli on vain 0,14 au etäisyydellä Auringosta ja se tapahtuu 1,433 vuoden välein. Auringon lämpö haihduttaa kaikki helposti haihtuvat jäät, mutta jättää jäljelle kiviaineksen. Phaeton on sen verran massiivinen, että sen gravitaatio pitää kiviaineksen kappaleen pinnalla eikä päästä sitä kovinkaan helposti ajelehtimaan avaruuteen.

3200 Phaethon kuuluu PHO ryhmään Maata lähestyvissä kappaleissa. Lyhimmillään kappaleen rata tuo sen 2,9 miljoonan kilometrin etäisyydelle maapallosta. Näin tulee tapahtumaan seuraavan kerran vuonna 2093. Sekin on vielä suhteellisen turvallinen etäisyys, sillä asteroidi on sen verran massiivinen, että sen rata ei kovin vähäpätöisistä häiriöistä muutu törmäyskurssiksi. Kaukaisessa tulevaisuudessa kaikki on kuitenkin mahdollista.

Lisätietoja asteroidin lähiohituksesta
http://radiantti.blogspot.fi/2017/12/havaintovinkki-3200-phaethon.html

Kirjauutuus: Tähdet ja maailmankaikkeus yksissä kansissa

Hannu Karttunen

Tähdet ja maailmankaikkeus

Universumi pähkinänkuoressa

Uudistettu painos

Nidottu 329 sivua

ISBN 978-951-1-32036-4

Otava Oy 2017

Jos kirjan tekijä ja otsikko tuntuvat tutulta, niin selitys sille on, että kirja on ilmestynyt vuonna 2005 Otavan Mitä-Missä-Milloin sarjassa samalla nimellä. 

Uudistetussa painoksessa tehdyt päivitykset ovat vähäisiä ja niitä on tehty suurimmaksi osaksi vain planeettoja koskeviin lukuihin. Tähtivalokuvauksesta on pudotettu filmien osuus pois. Mutta mitäpä sitä hyvää korjaamaan, vaikka pari kuvaa olisi voinut uudistaa vastaamaan nykypäivän teknistä tasoa.

Kirja kertoo, kuten nimikin jo viittaa, lähes kaikkeen nykypäivän käsitykseen maailmankaikkeuden rakenteesta. Sen lisäksi kirjassa on katsaus tähtitieteen historiaan, jonkin verran teknistä teoriaa ja tietysti kirjassa kerrotaan planeetoista, tähdistä, galakseista ja maailmankaikkeuden rakenteesta. Kirjan loppupuolella on käsitelty hieman elämän edellytyksiä universumissa ja tähtiharrastuksen aloittamista.

Karttusen teksti ja piirrokset ovat havainnollisia ja selvästi mietittyjä. Lukijalle syntyy selkeä kuva siitä, millainen tieteellinen käsitys maailmankaikkeuden rakenteesta on. Kirja soveltuu niin nuorille ja aikuisille, sillä teksti on hyvin asiallista ja riittävän syvällistä, Nuorten ja vasta-alkajien on sitä helppo lukea ja ymmärtää. 

Suosittelen kirjaa joko omaksi tai lahjaksi kaikille tähtitieteestä ja maailmankaikkeuden rakenteesta kiinnostuneille.

Kari A. Kuure

Miksi meteoroidi pirstoutuu ilmakehässä?

Tseljabinskin meteoroidi jätti jälkeensä komea tiivistymisvanan.
Kuva Wikimedia Commons.

Professori Jay Melosh’in^[1] johtama tutkimusryhmä on selvittänyt tietokonemalleilla kuinka ja miksi Tšeljabinsk’in^[2][3] yllä ilmakehään tunkeutunut meteoroidi pirstoutui. 

Luonnollisesti sama mekanismi hieman varioiden toimii kaikkiin avaruudesta ilmakehään tunkeutuvissa luonnollisissa kappaleissa. Tšeljabinskissa avaruudesta ilmakehään syöksyneen meteoroidin massa^[4] oli arviolta noin 10 000 tonnia ja siitä maanpinnalle päätyi noin 0,1 % eli hieman alle tuhat kiloa.

Tutkimuksen mukaan suurin syy pirstoutumisen on kappaleeseen suurella paineella tunkeutunut ilma. Avaruudessa olevat meteoroidit ovat luonnostaan huokoisia jopa niin, että yli 20 % niiden tilavuudesta on suurempia ja pienempiä onkaloita. Osa huokosista on yhteydessä toisiinsa. Huokoisuuden lisäksi kiviaines on luonnostaan haurasta.

Tšeljabinsk in meteoroidin nopeus ilmakehään tullessa oli yli 50-kertainen äänennopeuteen verrattuna, joten kappale muodosti eteensä (ilman kompressoituessa) sokkiaallon, joka levisi äänennopeudella ympäristöön. Sokkiaallon ja meteoroidin pinnan rajapinnassa paine nousu hyvin suureksi, jolloin ilmaa tunkeutui meteoroidiin huokosten kautta. Vastaavasti jättöpuolella meteoroidia oli täydellinen tyhjiö. Paine-ero meteoroidin sisäisen paineen ja etenkin jättöpuolen välillä johti kappaleen räjähdyksen kaltaiseen pirstoutumiseen.

Varsinainen hajoaminen tapahtui noin 15 – 20 km korkeudessa^[5] ja kappaleen liikerata oli lähes maanpinnan suuntaista. Näin ollen ympäristöön levinnyt sokkiaalto aiheutti maanpinnalla tuhoa laajalla alueella rikkomalla ikkunoita ja sortuipa yksi tehdasrakennuksen seinä äkillisestä paineesta.

Tutkimuksessa ei selvitelty sitä, kuinka kompressoituneen ilman aiheuttama kuumuus ja sen vaikutuksesta pinnan sulaminen ja ablaatio (haihtuminen)^[6] vaikuttivat ilmapaineen tunkeutumiseen meteoroidin sisään. Ainakin pienemmissä kappaleissa olettaisi sillä olevan suuri merkitys.

Huomautus

[1] Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences at Purdue University.

[2] 15.2.2013

[3] Venäjällä

[4] Meteoroidin alkuperäiseksi kooksi arvioitiin 17–20 m.

[5] Pirstoutumiskorkeudesta on useita eriäviä käsityksiä eri lähteissä. Ilmeisesti isompien kappaleiden irtoaminen johti siihen, että meteoroidin kappaleet pirstoutuivat eri korkeuksilla. Vastaavasti yliäänipamauksia kuultiin useita perättäisiä, joskin jotkut niistä olivat varmaankin heijastumia rakennuksista.

Meteoroidin pirstoutumiskorkeuteen vaikuttaa nopeuden ja koon lisäksi kappaleen lujuus, materiaali ja sen huokoisuus. Lisäksi pirstoutumiskorkeuteen vaikuttavat saapumiskulma ja mahdolliset avaruudessa syntyneet halkeamat ja murroslinjat. Lisäksi kosmisen säteilyn aiheuttamat kiderakenteen virheet ja rapautumiset vaikuttavat kappaleen lujuuteen ja kestävyyteen.

[6] Ablaatio poisti meteoroidin massasta 99,9 % ennen kuin se saavutti maapinnan

Lähde

M.E. Tabetah & H.J.Melosh; Air penetration enhances fragmentation of entering meteoroids; Meteor & Planetary Science, 11.12.2017 onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/maps.13034/full

Oumuamua’lta ei radioviestintää

Taiteilijan näkemys Oumumua-asteroidista.
Kuva ESA/ M. Kornmesser

Ensimmäinen tähtienvälisestä avaruudesta Aurinkokunnan halki kulkenut asteroidi ei lähettänyt radioviestintää Green Bank-observatoriossa tehtyjen havaintojen mukaan. Kerättyä dataa syntyi 90 teratavua ja sen analysointi on vasta alkuvaiheessaan.

Ensimmäiset huomiot kerätystä aineistosta kuitenkin paljastavat, että noin 400–800 m ja noin 40–80 metriä halkaisijaltaan oleva asteroidi on täysin luonnollinen kappale, ei avaruuden muukalaisten avaruusalus. Kerätyn datamäärän tarkka analysointi kuitenkin ottaa tehokkaista tietokoneista huolimatta jonkin verran aikaa, mutta jo tässä vaiheessa on selvää, että radioviestintää kappaleesta ei lähtenyt.

Basaltti-kivi muodostaa joskus kauniita kivipilareita.
Kuva Wikimedia Commons.

Aikaisemmissa tutkimuksissa on havaittu asteroidin pintamateriaalin koostuvan lähinnä metallipitoisesta kivestä, mahdollisesti basaltin tyyppisestä kiviaineksesta, joka on luonnostaa erittäin kovaa ja planeetoilla hyvin yleistä. 

Maapallolla erityisesti ikiaikoina sammuneiden tulivuorien purkauskanaviin jähmettynyt laava kiteytyessään muodostaa kauniita 5-, 6, tai 8-kulmaisia pilareita. Pilarit ovat paljastuneet eroosion myötä, sillä kestävänä kiviaineksena ne kestävät ilmaston aiheuttavaa kulutusta paremmin kuin ympärillä olevat pehmeämmät kivilajit. 

Näin ollen jos asteroideilla on tapahtunut jotain vastaava, selitystä pitkästä ja kapeasta lohkareesta ei kaukaa tarvitse hakea.