Lagrangen piste

Oma aurinkokuntamme ei ole yksin avaruudessa, sillä mitä tarkemmin tähtiä ja niiden ympärillä olevia planeettoja on pystytty havaitsemaan, sitä enemmän niitä on löytynyt. Taivas tuntuu olevan täynnä tähtiä, joita kiertää planeettoja. Jopa niin, että tähdet ilman omaa planeettakuntaansa saattavat olla kummallinen poikkeus.

Planeettoja on paljon, ja niitä on mitä erilaisimpia. Aivan kuten omassa aurinkokunnassamme, osa planeetoista on pieniä metallisydämisiä kiviplaneettoja, osa taas suuria kaasujättiläisiä. Skaala on hyvin laaja, ja jo tämänhetkisen tiedon mukaan voi sanoa suhteellisen varmasti, että myös elinkelpoisia planeettoja on varsin paljon. Ainakin teoriassa siis niiden pinnalla voisi olla enemmän tai vähemmän älykästä elämää.

Eksoplaneettojen etsiminen ja tutkiminen on eräs 2000-luvun alun suurimmista ja kiinnostavimmista asioista tähtitieteessä.

Toisia tähtiä kiertävien planeettojen havaitseminen ei kuitenkaan ole helppoa, koska ne ovat hyvin heikkovaloisia verrattuna kirkkaana loistavaan tähteen ja niiden väliset etäisyydet ovat kaukaa katsottuna hyvin pieniä. Ensimmäiset sellaiset havaittiin 1995 ja laitteiden tullessa peremmiksi ja kokemuksen karttuessa on eksoplaneettoja alkoi löytyä yhä enemmän ja enemmän. Nyt helmikuun 2014 lopussa niitä tunnetaan jo 1792; lähin näistä on Alpha Centauri Bb, planeetta, joka kiertää meitä lähintä tähtisysteemiä, Alfa Kentauria.

Luku lähes tuplaantui keskiviikkona 26.2., kun NASA kertoi 715 uudesta eksoplaneettalöydöstä. Nämä olivat toistaiseksi tehokkaimman planeettalöytäjän, NASAn Kepler-avaruusteleskoopin tekemiä havaintoja, joiden varmistamista on odotettu jo jonkin aikaa. Edelleen todennökäisten, mutta tieteellisesti vielä varmentamattomien havaintojen listalla on liki 2800 tapausta, joita tarkkaillaan ennen kuin ne ilmoitetaan varmasti löytyneiksi. Nämä siis ovat jo vahvistettujen tapausten lisäksi. Oikeasti siis vahvistettujen ja todennäköisten eksoplaneettalöytöjen määrä on jo nyt ylitse 4500.

Suurin osa eksoplaneetoista on havaittu epäsuorasti, esimerkiksi tähden liikettä tai kirkkautta seuraamalla. Yllä on kuitenkin ensimmäinen suoraan kuvattu toista tähteä kiertävä planeetta, Beta Pictoris -tähden kiertolainen. Tällä Maalarin tähtikuviossa olevalla nuorella tähdellä on kokonainen planeettakunta sekä kaasukiekko ympärillään. Kuva: ESO

Seuraava suuri planeettametsästäjä

Euroopan avaruusjärjestö päätti viime viikolla seuraavasta ns. keskikokoisesta tieteellisestä avaruushankkeesta. Maalisuoralla toisiaan vastaan kilpailivat ehdotukset uudesta röntgenteleskoopista, näyttenhausta lähiasteroidilta, suhteellisuusteoriaa testaava satelliittihanke sekä kaksi erityyppistä eksoplaneettatutkijaa. Näistä ESA valitsi PLATOn (Planetary Transits and Oscillations of stars), joka on samalla yksinkertainen ja edullinen sekä teknisesti haastava ja tieteellisesti kiinnostava. Se myös sopii avaruusjärjestön Cosmic Vision 2015–25 -tutkimusohjelmaan jo valittujen hankkeiden joukkoon.

Tämänhetkisen suunnitelman mukaan PLATO laukaistaan avaruuteen vuonna 2024.

PLATOn tehtävänä tulee olemaan yksinkertaisesti lähitähtien puuduttavan tarkka, automaattinen seuranta. Se havaitsee tähdissä tapahtuvia hyvin pieniä kirkkausvaihteluita, jotka kertovat siitä, että planeetta kulkee niiden pinnan ylitse. Tähden ja meidän välissä liikkuva planeetta siis himmentää tähden valoa – hyvin vähän, mutta kuitenkin.

Erittäin tarkalla tähden valon kirkkauden seurannalla voidaan myös saada paljon lisätietoa tähdistä. Muun muassa niiden massa, halkaisija ja ikä voidaan määrittää aiempaa paremmin.

Kun havainnot yhdistetään maanpäällisten, suurten teleskooppien havaintojen kanssa, voidaan eksoplaneettoista myös saada selville niiden tärkeimmät ominaisuudet: rataominaisuudet, massa, halkaisija ja tiheys (ja siten arvio niiden koostumuksesta). Emotähden tietojen kanssa näistä voidaan myös päätellä millaiset olosuhteet planeetan pinnalla on.

Avaruusaluksessa hahmotellaan olevan 34 yksittäistä, pientä kaukoputkea ja kameraa, joilla PLATO voi havaita useita kohteita samanaikaisesti. Se voisi nähdä noin miljoona tähteä ja sen kenttä kattaisi puolet koko ympörivästä tähtitaivaasta.

Arvioiden mukaan PLATO tulisi havaitsemaan tuhansia eksoplaneettakuntia, joista varmasti löytyisi myös Maan kokoisia ja tyyppisiä planeettoja. Joillain näistä voisi olla myös vettä pinnallaan, eli ne voisivat olla pitkälti oman planeettamme kosmisia serkkuja.

Muita planeettakuntia tutkimalla ymmärretään paremmin myös omaa aurinkokuntaamme sekä sitä, miten planeetat yleensä muodostuvat ja kuinka mahdollisesti niiden pinnalle voisi kehittyä elämälle suotuisat olosuhteet.

Otsikkokuvassa on hahmotelma siitä, millainen PLATO voisi lopulta olla. Sen on tehnyt Airbus Spacen (entinen EADS Astrium) ja Thales-Alenia -yhtiön yhteenliittymä, joka tulee todennäköisimmin rakentamaan aluksen.

PLATO laukaistaan nykysuunnitelman mukaan vuosikymmenen kuluttua Sojuz -kantoraketilla Kouroun avaruuskeskuksesta ja se tulisi toimimaan Lagrangen pisteessä 2 ainakin kuuden vuoden ajan.

Nyt Lagrangen pisteessä myös eksoplaneettoja havaitsee joulukuussa laukaisu Gaia, mutta sille planeetat ovat vain sivutuote: se keskittyy tähtien sijainnin tarkkaan määrittämiseen. Sen keräämien tietojen avulla PLATO voi kohdentaa etsintäänsä ja käydä käsiksi kiinnostavimpiin tapauksiin.

Jo tätä ennen eurooppalaiset ovat kunnostautuneet eksoplaneettojen etsimisessä, sillä paitsi että ensimmäisenä niitä löytäneet tähtitieteilijät olivat Sveitsistä, oli NASAn Kepler-teleskooppia edeltänyt paras havaintolaitte Ranskan avaruuskeskuksen CNESin lähettämä CoRot -avaruusteleskooppi. Seuraava kookas avaruuteen lähetettävä eksojen etsijä on Cheops, vuonna 2017 laukaistava pieni Sveitsin ja ESAn yhteishanke, joka pohjustaa erinomaisesti PLATOa.