Kuudes asteroidin törmäys, jonka törmäys ennakoitiin

Marraskuun 19. asteroidista 2022 WJ1 tuli yksi monista pienistä asteroideista, jotka osuivat Maahan. Se oli kuitenkin vasta kuudes, jonka havaitsimme ennen törmäystä vuodesta 2008 alkaen. Ennustettu törmäys oli jo toinen tänä vuonna, jossa pysyttiin ennustamaan asteroidin törmäys. Edellisen kerran näin tapahtui viime maaliskuussa. 

Asteroidi 2022 WJ1 oli yksi monista pienistä asteroideista, jotka iskeytyvät Maahan, mutta oli vasta kuudes, jonka havaitsimme ennen törmäystä. Kuva ESA/ R. Weryk.

Ilmakehään saapunut noin 1 metrin asteroidi ei aiheuttanut vahinkoa ja tuhoutui taivaalla Toronton yläpuolella. Tämän asteroidin havaitseminen, varoitus ja ennakkohavainnot kuvaavat nopeasti kasvavaa kykyämme varoittaa asteroidin törmäyksistä, olipa se kuinka pieni tahansa.

Ensimmäinen havainto asteroidi 2022 WJ1 tehtiin Catalina Sky Surveysta – yhdestä maapallon lähelle tulevien kohteiden (NEO) löytämiseen ja seurantaan omistetusta projektista – kello 04.53 UTC 19. marraskuuta. 2022, vajaat neljä tuntia ennen sen saapumista maapallon ilmakehään.

Asteroidin 2022 WJ1 rata sen saapuessa maapallon ilmakehään.

Uusi asteroidi kuvattiin ensin Catalinan 1,5 metrin korkeudella Lemmon -vuorella ja neljän havaintoa myöhemmin siitä raportoitiin Minor Planet Centerille (MPC), 38 minuuttia ensimmäisen havainnon jälkeen, kello 05.31 UTC.

Nämä neljä havaintoa riittivät kartoittamaan asteroidin reitin taivaalla, ja muutaman minuutin kuluessa tämän "astrometrian" julkaisemisesta ESAn oma sisäinen valvontaohjelmisto ilmoitti, että kohteella oli noin 20 %:n mahdollisuus törmätä Maahan ja mahdollisesti osua johonkin Pohjois-Amerikassa seuraavien kahden tai kolmen tunnin aikana. Muutamaa minuuttia myöhemmin myös muut törmäysten seurantaohjelmat lähettivät hälytyksiä, jotka esittivät samanlaisen skenaarion.

Mahdollisten törmäysilmoitusten jälkeen tarkkailijat Catalinassa ja muualla Yhdysvalloissa saivat seurantahavaintoja uudesta asteroidista. Alle 30 minuuttia alkuperäisestä ilmoituksesta isku vahvistettiin erinomaisella tarkkuudella: pieni asteroidi, jonka halkaisija todennäköisesti oli alle metri, tulisi törmäämään jonnekin Erie-järven ja Ontariojärven väliin, lähellä Yhdysvaltain ja Kanadan rajaa, noin kello 08.27 UTC.

Täsmälleen ennustettuun aikaan noin 1 metrin asteroidi syöksyi ilmakehään, ja siitä tuli loistava tulipallo odotetun paikan yläpuolella. 

Asteroidin törmäys: mikä on riski?

Aurinkokunnan muodostumisen vuoksi pienet asteroidit (meteoroidit) ovat runsaimpia kaikista Aurinkoa kiertävistä kappaleista. On arvioitu, että pieniä asteroideja on 40-50 miljoonaa, joista "vain" 1 000 suurinta on jatkuvassa tarkkailussa. Loput jäävät jonnekin havaitsematta.

Tunnemme tällä hetkellä yli 1,1 miljoonan asteroidin radat, vaikka niitä on hyvin paljon enemmän. Löydetyistä noin 30 600 on kiertoradalla, joka tuo ne lähelle Maan kiertorataa. Nämä ovat "Near-Earth asteroids" (NEA) – Maata lähestyviä asteroideja.

Rauhoittava uutinen on, että lähes kaikki suuret asteroidit on löydetty – yli 95 % – eikä mikään ole törmäyskurssilla seuraavan sadan vuoden aikana. Tähtitieteilijät kuitenkin etsivät väsymättä viimeisetkin niistä.

Pieniä, noin metrin kokoisia asteroideja iskeytyy Maan ilmakehään parin viikon välein. Niitä kuitenkin kulkee maapallon ohi joka päivä, joskus useampikin. Läheltä ohittavat asteroidit lisäävät ymmärrystämme näistä pienten kappaleiden muodostamasta populaatioista. Ne eivät kuitenkaan ole suuri prioriteetti planeetan puolustuksessa, koska ne eivät aiheuta todellista vaaraa.

Kohteet, joista olemme eniten huolissamme, ovat ne "kultakutriasteroideja", jotka ovat riittävän suuria aiheuttamaan vahinkoa törmäyksessä. Niitä on valitettavasti tarpeeksi, että tiedämme niiden joskus törmäävän maapalloon. Pahamaineinen Tšeljabinskin törmäys helmikuussa 2013 ja Tunguskan törmäys kesäkuussa 1908 kuuluvat tähän luokkaan, ja näiden asteroidien löytämisessä on vielä paljon tehtävää. Siksi ESAn Planetary Defence Office (planeettapuolustustoimisto) suunnittelee uusien kaukoputkien rakentamista eripuolille maapalloa ja vastaavia tehtäviä avaruuteen parantaakseen asteroidien havaitsemiskykyämme.

Artemis 1 -lento alkoi

The Space Launch System (SLS) yhtiön Orion kantoraketti ja sen hyötykuorman oleva Artemis-1 miehistöalus pääsi onnistuneesti matkaan ensimmäiselle koelennolleen Kuun ympäri. Lähtö tapahtui tänään (16.11.2022) kello 8.47 Suomen aikaa Nasan Kennedyn avaruuskeskuksesta Floridassa.

Artemis-1aluksen huoltomoduulina on ESAn toimittama European Service Module (ESM), joka ylläpitää Artemis-1 aluksen järjestelmiä mm. tuottamalla aurinkokennoillaan tarvittavan sähkön ja muut elossapitojärjestelmään liittyvät asiat kuten veden, hapen, typen ja lämmönsäädön. Lisäksi ESM on rakettimoottorit, joilla muutetaan rataa ja säädetään avaruusaluksen asentoa.

Artemis-1 miehistöaluksessa tällä ensimmäisellä lennolla ei ole elävää miehistöä. Sen sijaan mukana on kolme miehistöä mallintavaa nukkea, joiden avulla tutkitaan millaiselle kuormituksille miehistö joutuu lennon eri vaiheessa. Kaksi näistä tutkimusnukeista on miehen ja naisen elimistöä mallintavia.

Tutkijat löysivät uuden isokokoisen PHA asteroidin

Scott S. Sheppard (Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science) johtama tutkimusryhmä^[1] on onnistunut havaitsemaan^[2] kolme uutta NEA-asteroidia Maan radan sisäpuolelta. Yksinäistä, 2022 AP7, on Apollo-tyypin asteroidi ja määritelty potentiaalisesti uhkaavaksi (PHA), sillä sen radan periheli (0,83 au Auringosta) on Maan radan sisäpuolella ja apheli (5,0 au) on Maan radan ulkopuolella. Asteroidille on määritetty kokoa noin 1,5 km ja kiertoaika on noin 5 vuotta.

Taiteilijan näkemys Atira-tyypin asteroideista. Kuva NSF/ NOIRLab.

Asteroidi ei ole tällä hetkellä törmäyskurssilla maapallon kanssa ja aivan nopeasti se ei muutu edes Jupiterin vaikutuksesta. Tämä johtuu siitä, että asteroidin kiertoaika on lähes synkronissa maapallon kiertoajan kanssa. Maaliskuussa (2022) asteroidin etäisyys Maasta oli 1,4 au ja seuraavan kerran se on näin lähellä maaliskuussa 2027.

Saman tutkimusryhmän havaitsemat kaksi muuta asteroidia, 2021 LJ4 ja 2021 PH27, ovat Atira-tyyppiä, jotka kiertävät Aurinkoa Maan radan sisäpuolella, mutta ne eivät risteä maapallon radan kanssa. 2021 PH27 on vuorovaikutuksessa Venuksen kanssa ja se on PHA Venuksen suhteen. Asteroidin rata voi muuttua tulevaisuudessa niin, että se lopulta törmää Venukseen.

Maan radan sisäpuolella kiertävien asteroidien löytäminen on äärimmäisen vaikeaa. Tutkijat joutuvat tekemään havaintonsa läheltä horisonttia ja havaintoikkuna on hyvin kapea, useimmissa tapauksissa vain 10 minuutin mittainen. Havaittujen kohteiden elongaatiot ovat yleensä olleet 35 – 55° ja niiden kirkkaudet ovat yli 20 magnitudin himmeämmällä puolella. Tulevaisuudessa tutkijat tulevat varmasti löytämään kilometriluokan Atira-asteroideja eikä samaa kokoluokkaa olevien Apollo-tyyppisten asteroidien löytäminen ole mitenkään pois suljettu.

Huomautukset

[1] Tutkimusraportti on julkaistu The Astronomical Journal -tiedejulkaisun Open Access sarjassa vol. 164 no 4, A Deep and Wide Twilight Survey for Asteroids Interior to Earth and Venus ja on luettavissa pdf-formaatissa tässä osoitteessa https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ac8cff/pdf.

[2] Havainto tehtiin Chilessä sijaitsevalla Dark Energy Camera’lla, joka sijatsee Cerro Tololo’n observatorio alueella. Teleskoopin pääpeilin halkaisija on 4 m.

 

ESO on kuvannut jättiläistähden jäännökset

 eso2214fi — Valokuvan julkistus

Massiivisesta tähdestä on jäljellä vain vaaleanpunainen ja oranssin värinen utuinen jäännös. Tähti räjähti voimakkaasti noin 11 000 vuotta sitten. Kun massiiviset tähdet saavuttavat kehityskaarensa lopun, ne usein räjähtävät supernovaksi kutsutussa purkauksessa. Nämä räjähdykset aiheuttavat shokkiaaltoja, jotka liikkuvat ympärillä olevan kaasun läpi, puristavat sitä kasaan ja luovat monimutkaisia nauhamaisia rakenteita. Vapautuva energia kuumentaa kaasumaisia nauhamaisia rakenteita, jolloin ne loistavat kirkkaasti, kuten tässä kuvassa näkyy. 

Tässä upeassa värikuvassa näkyy jättimäisen tähden aavemaiset jäännökset. Tämä uskomattoman tarkka kuva on otettu VLT Survey Telescope -kaukoputkella, joka sijaitsee Paranalissa Euroopan eteläisen observatorion (ESO:n) havaintopaikassa Chilessä. Kuva ESO/VPHAS+ team. Acknowledgement: Cambridge Astronomical Survey Unit.

Tämän 554 miljoonan pikselin kuvan avulla saamme Vela-supernovajäännöksestä erittäin yksityiskohtaisen kuvan. Supernova on nimetty eteläisen Vela-tähdistön (Purje) mukaan. Koko kuvaan mahtuisi yhdeksän täysikuuta, ja koko pilvi on vielä suurempi. Vain 800 valovuoden etäisyydellä Maasta tämä dramaattinen supernovajäännös on yksi meitä lähimmistä tunnetuista supernovajäännöksistä. 

Tähden räjähtäessä sen uloimmat kerrokset sinkoutuivat ympäröivään kaasuun tuottaen kuvassa näkyviä näyttäviä filamentteja. Tähdestä on jäljellä erittäin tiheä pallo, jossa protonit ja elektronit pakotetaan yhteen neutroneiksi muodostaen neutronitähden. Vela-jäännöksen neutronitähti sijoittuu hieman tämän kuvan ulkopuolelle vasempaan yläkulmaan. Neutronitähti on myös pulsari, joka pyörii oman akselinsa ympäri uskomattomalla nopeudella: yli 10 kertaa sekunnissa.  

Tämä kuva on kooste ESO:n Paranalin observatoriolla Chilessä sijaitsevalla VLT Survey Telescope, eli VST-teleskoopilla otetuista kuvista. Kuvat on otettu OmegaCAM-kameralla. Tämä 268 miljoonan pikselin kamera voi ottaa kuvia useiden eri suotimien läpi, jotka päästävät läpi eri värejä. Tässä nimenomaisessa Vela-jäännöksen kuvassa käytettiin neljää erilaista suodinta, jotka on kuvassa esitetty magentan, sinisen, vihreän ja punaisen väreinä.

VST:n omistaa italialainen National Institute for Astrophysics, eli INAF. Kaukoputkessa on 2,6-metrinen peili, ja se on yksi suurimmista teleskoopeista, joka on erikoistunut yötaivaan laajojen alueiden havainnointiin näkyvässä valossa. Tämä kuva on esimerkki tuloksista, joita näillä kartoituksilla saadaan. Kuva on osa VST Photometric Hα Survey of the Southern Galactic Plane and Bulge (VPHAS +) taivaankartoitusta. Yli seitsemän vuoden aikana tämä tutkimus on kartoittanut huomattavan osan kotigalaksistamme. Tämän ansiosta tähtitieteilijät ymmärtävät paremmin, kuinka tähdet muodostuvat, kehittyvät ja lopulta joko tuhoutuvat, muodostuvat neutronitähdiksi tai luhistuvat valkoisiksi kääpiöiksi.

Suomalaisten tähtiharrastajien havainnot johtivat uuden revontuli-ilmiön löytymiseen

Ursan Taivaanvahti-palveluun raportoidut erikoiset revontulet ovat johtaneet uuden revontuli-ilmiön löytymiseen. Aiemmin tuntematon RAGDA-revontulimuoto sai selityksensä yhteistyössä Bostonin yliopiston tutkijoiden kanssa. 

Ilmiön kintereille päästiin lokakuussa 2018, jolloin tähtiharrastaja Emma Bruus kuvasi Rautalammilla kirkkaiden revontulten yhteydessä punaisen kaaren. Hän arveli sitä ensin harvinaiseksi, niin kutsutuksi SAR-kaareksi (Stable Auroral Red Arc).

RAGDA-revontulimuoto eli punainen kaari vihreällä udulla Ikaalisten taivaalla. Kuvan käyttö sallittu ainoastaan tästä löydöstä uutisoitaessa. Kuva Heidi Rikala / Tähdet ja avaruus.

”Sen välittömässä läheisyydessä oli erikoisia turkoosinvihreitä, utuisia läiskiä, jotka kiinnittivät huomioni”, Bruus kertoo Tähdet ja avaruus ^[1] -lehdelle. Hän jäi pohtimaan niiden olemusta.

Myöhemmin samana syksynä tähtiharrastaja Heidi Rikala kuvasi punaisen kaaren, jonka vieressä oli samanlaisia läiskiä Ikaalisissa ja latasi havaintonsa Taivaanvahtiin. 

Bruus pani merkille raportin, ja innostui selvittämään Taivaanvahdin havaintoja vastaavanlaisista tapauksista. Kun havaintoja oli pian kasassa yli kymmenen, hän kokosi harrastajista koostuvan työryhmän etsimään lisähavaintoja ja dokumentoimaan ilmiötä tarkemmin. Lopulta havaintoja löytyi yli 70.

Bruus esitteli erikoiset havainnot kansainvälisessä revontuli-workshopissa lokakuussa 2021. Kokoukseen osallistui Bostonin yliopiston revontulitutkimustyöryhmän vetäjä, professori Toshi Nishimura.

Nishimura tunnisti, ettei käsitelty ilmiö vaikuttanut ainakaan normaalilta SAR-kaarelta. Hän tiesi, että vihreän ja punaisen emissioita oli aiemminkin raportoitu, mutta havaintojen kokonaisuus ja muotojen käyttäytyminen oli poikkeuksellista. ”Kukaan osallistujista, minä mukaan lukien, ei pystynyt selittämään tällaista revontulten kehitystä”, hän kertoo. 

Toshi Nishimura ja Emma Bruus Massachusettsin Haystack-observatorion ulkopuolella. Kuvan käyttö sallittu ainoastaan tästä löydöstä uutisoitaessa. Kuva Carlos Martinis / Tähdet ja avaruus.

Havainnot yhdistyvät satelliittimittauksiin

Nishimura ryhtyi selvittämään nyt havaittuja erikoisia revontulimuotoja yhdessä harrastajien kanssa. Samalla Bruusin työryhmä pääsi käsiksi ammattimaisiin tietolähteisiin, joihin kuului muun muassa magnetometrien, revontulitutkien ja taivaskameroiden dataa.

Työryhmän Eero Karvisen tehtävänä oli käydä läpi satelliittimittauksia öiltä, joina harrastajat olivat kuvanneet punaisen kaaren ja sen vieressä vihreää utuista valoa. "Sopivien havaintojen löytämisessä oli haasteensa", Karvinen kertoo Tähdet ja avaruus -lehdelle. "Tarvittiin kirkas yötaivas, aurinkotuulen hiukkasia mittaavan satelliitin ylitys sekä sopiva revontulialimyrskyn vaihe kaikki samaan aikaan."

Lopulta Taivaanvahdista löytyivät Rikalan ja Lauri Kankaan tekemät havainnot, joista oli olemassa samaan aikaan tehtyjä satelliittimittauksia. Kolmas tutkimukseen sopiva havainto saatiin kanadalaiselta tähtiharrastajalta Alan Dyerilta.

Aurinkotuulen protonit synnyttävät uuden revontulimuodon

Tutkimuksessa selvisi, että toisin kuin SAR-kaaret, harrastajien kuvaamat punaisen kaaren ja utuisen vihreän muodostelmat aiheutuvat Auringon hiukkasvirrasta eli aurinkotuulesta.

Tavanomaiset revontulet syntyvät aurinkotuulen elektroneista, mutta nyt löytynyt ilmiö saa alkunsa paljon raskaammista hiukkasista, protoneista. Uusi ilmiö syntyy ketjureaktiossa, jossa ilmakehän atomiin törmännyt protoni irrottaa siitä elektronin. Elektroni puolestaan törmää ilmakehän molekyyliin, ja sen saama lisäenergia vapautuu revontulivalona.

"Olimme pitkään ihmetelleet, miten tällainen kahden päällekkäisen värin revontulimuoto oli mahdollinen. Oli upeaa viimein saada selitys ilmiölle", Emma Bruus kertoo. "Tässä havaintojen määrällä oli ratkaiseva merkitys. Näin suuri määrä järjestelmällisesti tallennettuja tapauksia osoitti, että ilmiö oli todellinen ja toistuva."

Nyt löydetty ilmiö sai ulkonäkönsä mukaan nimen Red Arc with Green Diffuse Aurora (RAGDA)⁽²⁾ eli ”Punainen kaari vihreällä udulla”. Projekti on antanut tutkijoille runsaasti uutta tietoa siitä, miten protonit vuorovaikuttavat ilmakehän kanssa.

Viime vuosikymmeniltä tunnetaan vain pari aiempaa tapausta, jossa kansalaistieteilijät ovat löytäneet uuden revontuli-ilmiön. Vuonna 2017 kanadalaiset harrastajat auttoivat Calgaryn yliopiston tutkijoita tunnistamaan STEVEksi nimetyn revontulimuodon, jonka yhteydessä saattoi esiintyä Säleaidaksi kutsuttu ilmiö.

Vuonna 2020 julkistettiin Helsingin yliopiston Minna Palmrothin johdolla suomalaisten harrastajien kuvaamat revontulidyynit.

Bostonin yliopiston Toshi Nishimuran mukaan on poikkeavaa, että harrastajat löytävät uusia revontulia. "STEVE ja säleaita sekä dyynit ovat ainoita aiempia esimerkkejä, joista olen tietoinen, joten se on harvinaista." 

Sekä dyynien, että nyt RAGDAn tapauksessa lähes kaikki alun perin ilmiöstä raportoidut havainnot saatiin kerättyä Ursan Taivaanvahdista.

"Nämä ovat merkittäviä ja yllättäviä löytöjä", Nishimura toteaa. "Maailmalla on useita revontulihavaintoja kerääviä tietokantoja, mutta yksityiskohtaista tietoa kuvista keräävä ja tapahtumien haun mahdollistava Taivaanvahti on niistä paras."

Huomautukset

[1] Suomessa löydöstä kertoo uusin Tähdet ja avaruus -lehti (7/2022).

[2]Lyhennenimi RAGDA on otettu käyttöön tutkimuksen julkaisemisen jälkeen.