Linnunrata

NGC 6240 on muodoltaan hyvin erikoinen, sillä toisin kuin Linnunrata, joka on rakenteeltaan tyypillinen sauvaspiraaligalaksi, "perhosgalaksin" keskustasta ulottuu kaasukielekkeitä kymmenientuhansien valovuosien etäisyydelle galaksienväliseen avaruuteen.

Coloradon yliopiston tutkijaryhmä teki galaksista havaintoja Hubble-avaruusteleskoopilla, Chilessä sijaitsevalla VLT-teleskoopilla ja New Mexicossa sijaitsevalla Apache Pointin observatorion teleskoopilla.

"Kolmella teleskoopilla koottujen tietojen avulla määritimme galaksin kaasuvirtausten sijainnit ja nopeudet", Rebecca Nevin kertoo. "Sen ansiosta pystyimme erottamaan kaksi eri tuulta – toinen on lähtöisin kahdesta supermassiivisesta mustasta aukosta, toinen tähtien syntyalueelta."

Havaintojen perusteella galaksin muotoa on muokannut kaksi eri tekijää. Perhoshahmon toinen ”siipi” on syntynyt voimakkaiden tähtituulien puhaltamana, kun toinen on muodostunut mustien aukkojen sinkoamasta kaasusta.

Tuulet puhaltavat kaasua vuodessa noin sadan Auringon massan verran ulos galaksista, mikä on valtaisa määrä verrattuna tähtien syntytahtiin sen keskusalueilla.

Moinen kaasuvajaus vaikuttaa galaksien kehitykseen. Yleensä kahden galaksin törmäys saa aikaan kiivaan tähtien syntyprosessin, mutta galaksista puhaltavat tuulet voivat hidastaa sitä huomattavasti: kaasua ei riitä pitkään uusien tähtien muodostumiseen.

NGC 6240 on juuri nyt tässä kehitysvaiheessa. Siinä muodostuu vielä toistaiseksi tähtiä tiuhaan tahtiin, mutta ennen pitkää galaksin aktiivinen vaihe päättyy ja siitä tulee Linnunrataa muistuttava seestyneen rauhallinen galaksi.

Tutkimuksesta kerrottiin Coloradon yliopiston uutissivuilla ja se on julkaistu Nature-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: NASA/ESA/Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration, & A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University)

Maria Bergemannin johtama ryhmä sai nyt ensimmäisen kerran määritettyä yksityiskohtaisesti halotähtien kemiallisen koostumuksen. Linnunradan kiekossa, halossa ja pallomaisissa tähtijoukoissa sekä lähiympäristön kääpiögalakseissa tähtien koostumus on hyvin erilainen.

Tutkijat tarkastelivat 14 tähteä kahdessa eri ryhmittymässä, joilla on nimet Triangulum-Andromeda (Tri-And) ja A13. Ne ovat vastakkaisilla puolilla Linnunrataa noin 14 000 valovuoden etäisyydellä kiekon tasosta.

Tutkijoiden verratessa kahden ryhmittymän kemiallista koostumusta paitsi toisiinsa myös Linnunradan kiekon tähtiin ne osoittautuivat lähes samanlaisiksi. Niinpä halosta löytyneiden tähtien täytyy olla peräisin Linnunradan kiekosta.

Toistaiseksi ei tiedetä, milloin kaukaiset tähdet joutuivat häädetyiksi Linnunradasta. Tutkijoiden tavoitteena on seuraavaksi määrittää näihin kahteen ryhmään kuuluvien tähtien massat ja iät, jolloin saataisiin tietoa myös ajankohdasta, jolloin Linnunrata heitti tähdet kylmästi pihalle.

Tutkimuksesta kerrottiin Keck-observatorion uutissivuilla ja se on julkaistu Nature-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: T. Mueller/C. Lporte/NASA/JPL-CALTECH

Uusi infrapuna-alueen kartta kattaa alueen, joka ulottuu joka suunnassa noin valovuoden etäisyydelle mustasta aukosta. Kuvassa erottuvat siveltimenvetoja muistuttavat juovat syntyvät magneettikenttien myötäisesti liikkuvien lämpimien pölyhiukkasten ja kuuman kaasun säteilystä.

Valovuosien mittaiset säikeet kiertävät mustaa aukkoa, mikä kertoo kaasun ja pölyn liikkeistä sen lähiympäristössä. Magneettikenttä näyttää yhdistävän myös alueella olevia tähtiä.

Kentän voimakkuudesta on osoituksena se, että kaasun ja pölyn muodostamat säikeet säilyttävät muotonsa, vaikka niihin puhaltaa kaiken aikaa voimakas tähtituuli. Tosin osa aineesta päätyy ennen pitkää mustan aukon syövereihin.

Toistaiseksi ei tiedetä, mistä Linnunradan keskusalueen magneettikenttä saa alkunsa, mutta todennäköisesti sen ominaisuuksiin vaikuttaa vahvasti supermassiivinen musta aukko. Kun kenttä on kytkeytynyt kaasuun ja pölyyn sekä tähtiin, ja kaikkien niiden liikkeeseen vaikuttaa valtaisa gravitaatio, mustalla aukolla on oma osuutensa myös magneettikentän muotoutumisessa.

Kartoituksesta kerrottiin Royal Astronomical Societyn uutissivulla ja tutkimus on ilmestynyt Monthly Notices of the Royal Astronomical Society -tiedejulkaisussa.

Kuva: E. Lopez-Rodriguez/NASA Ames/University of Texas at San Antonio. 

Kannibalismin taustalla on galaksien keskinäinen vetovoima. Tiiviissä ryhmissä ja joukoissa on tyypillistä, että isommat galaksit kahmivat itseensä ainetta pienemmistä galakseista ja voivat ahmaista ne lopulta kokonaan.

Näin on käynyt myös Paikallisessa ryhmässä, jonka kookkaimmat jäsenet Linnunrata ja Andromedan galaksi ovat miljardien vuosien kuluessa hajottaneet ja imaisseet itseensä todennäköisesti useita pienempiä seuralaisgalakseja.

Vetovoima vaikuttaa luonnollisesti myös Linnunradan ja Andromedan galaksin välillä, ja laskelmien mukaan ne törmäävät ja sulautuvat yhteen muutaman miljardin vuoden kuluttua.

Uusista havainnoista kerrottiin CFHT-teleskoopin uutissivuilla ja tutkimus on ilmestynyt Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters -tiedejulkaisussa (maksullinen).

Kuvat: CFHT/Coelum/Pierre-Alain Duc (Obs. de Strasbourg)/Jean-Charles Cuillandre (CFHT/CEA Saclay/Obs. de Paris)/ Giovanni Anselmi (Coelum)

Tällä tavoin on määritetty yhdentoista Linnunradan seuralaisgalaksin liikkeet. Kahdeksan niistä kiertää kotigalaksiamme melko tarkkaan samassa tasossa sen "napojen" kautta eli kohtisuoraan Linnunradan tasoa vastaan. Samaan ryhmään kuuluu todennäköisesti useampiakin galakseja, mutta niitä ei pystytä havaitsemaan tiheiden pölypilvien takaa.

Andromedan galaksilta on löydetty 27 seuralaista, joista 15 kiertää sitä samassa tasossa. Centaurus A on paljon kauempana, joten himmeitä seuralaisgalakseja on vaikea havaita ja niiden liikkeiden määrittäminen on vielä vaikeampaa.

Nyt on kuitenkin onnistuttu tutkimaan tarkemmin kaikkiaan kuuttatoista Centaurus A:n seuralaista. Niistä peräti 14 kiertää galaksia samassa tasossa. Kolmen galaksin seuralaisista tehdyt havainnot ovat räikeässä ristiriidassa kosmologisten mallien kanssa, sillä ainoastaan 0,5 prosentilla "läheisen" avaruuden galakseista pitäisi olla tällä tavoin käyttäytyviä seuralaisia.

"Jotain on siis vielä huomaamatta. Joko simulaatioista puuttuu jokin keskeinen tekijä tai sitten niiden pohjana oleva malli on väärä. Tutkimuksemme perusteella näyttäisi olevan tarpeen kehittää vaihtoehtoisia malleja", Pawlowski pohtii.

Galaksitutkimuksesta kerrottiin UCI:n uutissivuilla ja se on julkaistu Science-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Christian Wolf/SkyMapper team/Australian National University

Siding Springin observatorion UK Schmidt -teleskooppiin asennetun uuden instrumentin avulla pystytään mittaamaan 150 tähden spektri joka kuudes minuutti. Yhden yön aikana tähtiä kertyy 15 000 ja vuodessa toista miljoonaa.

Havainnot kootaan spektritietokantaan, jossa on miljoonia eteläisen taivaanpallon tähtiä. Kootun datan avulla pystytään esimerkiksi etsimään uusia planeettajärjestelmiä ja hyvin nuoria tähtiä.

"Lisäksi sen pohjalta saadaan muodostettua aiempaa paljon tarkempi kuva kotigalaksimme Linnunradan rakenteesta, historiasta ja tulevaisuudesta", listaa Uuden Etelä-Walesin yliopiston professori Chris Tinney.

Uudella instrumentilla tehtävä galaksitutkimus on puolestaan kattavin eteläisellä pallonpuoliskolla tehty spektroskooppinen kartoitus. Sen avulla pystytään määrittämään maailmankaikkeuden laajenemisnopeus yhden prosentin tarkkuudella.

"Taipan-galaksikartoitus kertoo meille sekä maailmankaikkeuden iän että koon ennennäkemättömällä tarkkuudella", toteaa Australian kansallisen yliopiston professori Matthew Colless.

TAIPAN on kuitenkin vasta prototyyppi. Samaa tekniikkaa hyödyntävä, vielä tehokkaampi MANIFEST-spektrografi on määrä asentaa seitsemästä 8,4 metrin peilistä rakentuvaan GMT-kaukoputkeen (Giant Magellan Telescope) sen valmistuttua 2020-luvun puolivälin tietämissä.

Uudesta tekniikasta kerrottiin Uuden Etelä-Walesin yliopiston uutissivuilla.

Kuva: David Brown/AAO

Maa allamme kohoaa ja liukuu

Suomi on eräs harvoista maailman nousevista valtioista. Syynä on mannerjäätikön lommolle painaman pinnan oikeneminen.

Maankohoamisena tunnettu ilmiö on nopeinta Merenkurkussa ja hitainta kaakkoisrajalla sekä Utsjoella. Vaikka sadan vuoden nettonousu jääkin kaikkialla alle metriin, se riittää silti alavilla rannoilla valtaamaan paljon alaa Itämereltä. Maamme maapinta-ala on kasvanut sadassa vuodessa arviolta 700 neliökilometrillä.

Vastaavaa toki tapahtuu muillakin mannerjäätikön aiemmin peittämillä alueilla. Suomi on kuitenkin noiden seutujen valtioista ainoa, joka kohoaa kauttaaltaan. Tämä pätee ainakin, kun huomioon otetaan merenpinnan nousu (n. 2 mm/v). Se mitätöi maankohoamisen vaikutukset esimerkiksi jo Suomenlahden pohjukassa ja Etelä-Ruotsissa.

Maankohoaminen jatkuu vielä tuhansia vuosia, alati hidastuen. Jossain vaiheessa Perämerestä kuroutuu järviallas.

Nippelitieto: Maapallon nuorin ja nopeimmin kasvava poimuvuoristo Himalaja ja etenkin sen länsipuolella sijaitseva Karakoramin vuoristoalue kohoaa Suomen kanssa samaa tahtia (n. 2–7 mm/v).

Maamme siirtyy nykyiseltä paikaltaan myös sivuun. Tästä on kiittäminen mannerlaattojen liikettä.

Euraasian laatta työntyy idässä kohti Australiaa ja Tyyntämerta. Samalla pallon pinnalla kelluvan jättilaatan Euroopan puoleinen pääty siirtyy koilliseen. Suomi tietystikin mukana, parisen senttiä vuodessa.

Piruetit avaruudessa

Toisaalta Suomi (ja koko muu planeetta siinä sivussa) on taittanut aimo matkan pelkkiä piruetteja tehden. Vaikka pyörimistä akselin tai Auringon ympäri ei voi kutsua miksikään todelliseksi matkanteoksi, ne kertovat kuitenkin erilaisesta mittakaavasta.

Jos maapallon vuorokautisen kierron vetäisi sadan vuoden ajalta suoraksi, kerätyillä kilometreillä pääsisi jo lähes Jupiterin luo. Saman ajan vuotuinen kierto kantaisi vielä kauemmas, Aurinkokunnan ulkolaidoille, yli 600 kertaa Maata kauemmas Auringosta.

Mutta Maa ei suinkaan palaa vuoden välein samaan paikkaan. Liikumme vuodessa vajaat 50 astronomista yksikköä (AU eli Maan ja Auringon keskietäisyys) kohti suurta tuntematonta.

Loputon matka läpi tyhjyyden

Tähtemme Aurinko liikkuu avaruudessa, ja me tietysti kuljemme mukana. Kierrämme Linnunradan galaksin keskustan ympäri ja lisäksi heilumme hitaasti ylös-alas sen kiekon tasoon nähden. Liikettä ohjaa se sama asia joka pyörittää meitä planeettanakin: painovoima.

Juuri tällä hetkellä matkaamme jotakuinkin kohti kirkasta Vega-tähteä. Sadassa vuodessa olemme kulkeneet sinnepäin vajaan 5000 AU:n verran. Tämä vastaa matkaa meiltä Oortin pilven sisäreunaan.

Kulkumme Linnunradassa on toki sekin kiertoliikettä, joka ajan mittaan tuo meidät "samoille seuduille" takaisin. Kierros on kuitenkin niin pitkä, että yksi sadan vuoden pätkä on käytännössä suoraa matkaa. Edellisen kerran olimme näillä seuduin ennen dinosaurusten valtakautta, triaskauden alussa 240 miljoonaa vuotta sitten.

Linnunrata ja hieman sitä suurempi Andromedan galaksi ovat matkalla toisiaan kohti noin 110 kilometrin sekuntivauhtia. Törmäys tai oikeammin yhdistyminen alkaa noin 4–5 miljardin vuoden kuluttua ja kestää parisen miljardia vuotta. Tuloksena syntyy elliptinen galaksi, johon muutkin lähigalaksit ennen pitkää sulautuvat.

Tämän kaiken päälle tulee sitten vielä se kaikkein ultimaattisin liike. Tuota matkaa taitamme huimaa 500 kilometrin sekuntivauhtia, mikä havaitaan kosmisen taustasäteilyn mikroaaltoalueelta punasiirtymänä. Myös kaikki lähigalaksit ovat matkalla samaan suuntaan, joten yhdistyminen niiden kanssa tapahtuu matkalla.

Suuntamme on kohti "Suurta attraktoria" tai "puoleensavetäjää" (vakiintunutta suomennosta Great attractor -termille ei liene olemassa). Kyse ei ole mistään yksittäisestä kohteesta, vaan noin 100 000 lähimmän galaksin muodostaman Laniakean superjoukon keskipisteestä. Matkaa sinne on parisensataa miljoonaa valovuotta.

Taivaalla tätä lopullista kulkusuuntaa osoittaa tähdistö Etelän kolmio, joka ei tosin näy meiltä ollenkaan. Mutta siihen suuntaan mekin olemme matkalla, kovaa vauhtia.

Satavuotisen taipaleensa aikana Suomi on siis kulkenut aimo pätkän. Olimme sekä muutaman kymmenen senttiä alempana että tuhansia astronomisia yksiköitä tuollapäin.

Kuljettua kokonaismatkaa voi halutessaan yrittää laskea ynnäämällä alati kääntyileviä suuntavektoreita toisiinsa:

1 AU = 149 597 870,7 km (Maan ja Auringon keskietäisyys)
1 vv = 63 241 AU = 9 460 730 472 580,8 km (valon vuodessa kulkema matka)

Vasta vuonna 1994 löydetty Jousimiehen kääpiögalaksi on yksi noin kymmenestä Linnunrataa hitaasti kiertävästä minigalaksista, jotka ovat aikanaan kulkeneet useita kertoja hyvin läheltä meitä. Jokaisella ohituskerralla Linnunradan ja kääpiögalaksi tähdet lentelevät painovoimakenttien ohjaamana kauniissa kaarissa ja galaksit sekoittuvat osittain.

Se, että meillä on siis "yhteisiä" tähtiä, ei ole yllätys, mutta niiden yksilöiminen on kiinnostavaa.

Tähtirimpsua ei ole havaittu, mutta se on mallinnettu. Tämän simulaation perusteella tiedossa olevat 11 tähteä ovat juuri siellä, missä niiden pitäisi esitetyn teorian mukaan olla.

Mallinnuksen tekivät Harvardin yliopiston tutkijat Marion Dierickx ja Avi Loeb. Tietokoneen annettiin laskea tapahtumia viimeisen kahdeksan miljardin vuoden ajalta ja tulos on tällainen:

Simulointi ei ole aivan yksinkertaista, koska kaikkia alkuarvoja ei tiedetä. Siksi kaksikko teki laskelmansa eri arvoilla, joista he löysivät parhaiten nykyisiä havaintoja vastaavat.

Etenkin simulaation alussa Linnunradan ja kääpiögalaksin nopeus ja kohtaussuunta ovat olennaisia.

Toinen tärkeä, mutta epävarma arvo on Jousimiehen kääpiögalaksin massa simulaation alussa. Tässä on käytetty arvoa 10 miljardia Auringon massaa, eli noin prosentin verran Linnunradan massasta.

Ajan kuluessa kääpiögalaksi on menettänyt joka kolmanneksen tähdistään – siis näkyvästä aineesta – ja jopa 90 % pimeästä aineestaan. 

Simulaatiossa näkyy myös hyvin se, että tuloksena törmäyksistä on kolme selvää tähtijonoa, joihin kuuluvia tähtiä voidaan nyt alkaa etsiä. Käynnissä on useita taivaan kartoitushankkeita, joiden tuloksena saadaan nykyistä parempia ja himmeämpiä kohteita sisältäviä karttoja, joista saatetaan löytää enemmän kuin nämä tiedossa olevat 11 intergalaktista seikkailijaa.