aaltoilu

Antarktiksella aaltoilee - mutta mikä?

Ke, 01/20/2016 - 22:10 Markus Hotakainen
Antarktiksen jäätikköä

Vedestä, jäästä tai maasta ei ole kyse, vaan ilmasta. 3–10 tunnin välein Etelämantereen yli pyyhkäisee aiemmin tuntemattomia ilmakehän aaltoja.

Nyt havaitut aallot eivät kuitenkaan tuiverra jäisessä maisemassa vaan mesosfäärissä, joka alkaa noin 50 kilometrin korkeudelta. Aallot vaikuttavat kuitenkin ylemmän ilmakehän tuuliin, ilmastoon ja jopa viestiyhteyksiin.

"Aallot ovat hyvin suuria häiriöitä, jotka aiheuttavat lämpötilassa jopa sadan fahrenheitasteen [noin 40 celsiusasteen] muutoksia alle viidessä tunnissa. Aina kun etsimme niitä, ne myös löytyvät", toteaa Cao Chen, joka on ollut useita kertoja Antarktiksella tutkimusta tehneen ryhmän mukana.

Ilmakehää luodattiin 200 kilometrin korkeuteen saakka lidarilla (Light Detection and Ranging), laseriin perustuvalla mittalaitteella, joka sijaitsee Arrival Heightsissa, noin viisi kilometriä pohjoiseen McMurdon tutkimusasemasta. 

Vuosittain yksi tai useampi tutkimusta johtaneen professori Xinzhao Chun jatko-opiskelija on viettänyt talven Etelämantereella, jotta havaintoja on saatu kerättyä ympärivuotisesti viiden vuoden ajan. 

"Löytö oli yllätys, ihan uusi havainto eikä sitä olisi onnistuttu tekemään ilman näin pitkää sarjaa", Chu kehuu.

Aaltoilua havaittiin tapahtuvan kahdessa ilmakehän kerroksessa, mesosfäärissä ja termosfäärin alaosassa, joissa lämpötila on alimmillaan -122 celsiusastetta ja korkeimmillaan 32 celsiusastetta. 97 kilometrin korkeudessa aaltoilun aiheuttama vaihtelu oli liki 40 astetta. Chun ryhmä teki havaintoja kaikkiaan 5 500 tunnin ajan eikä aaltoilu tauonnut hetkeksikään.

Vaikka ilmiö esiintyy hyvin korkealla, aallot kuljettavat energiaa ilmakehän eri osien välillä, jolloin ne todennäköisesti vaikuttavat sään ja ilmaston ohella myös ionosfääriin, joka heijastaa viestiliikenteessä käytettyjä radioaaltoja.

"Jos pystymme selvittämään näiden aaltojen alkuperän, se voi auttaa parantamaan merkittävästi ilmasto- ja avaruussäämalleja, joiden avulla yritetään ennustaa ilmakehän käyttäytymistä", Chu arvelee.

Tutkimuksesta kerrottiin American Geophysical Unionin blogisivuilla ja se on julkaistu Journal of Geophysical Research – Space Physics -tiedelehdessä (maksullinen). 

Kuva: NASA

Linnunrata aaltoilee

Ke, 03/11/2015 - 22:56 Markus Hotakainen

Juuri kun luulimme selvinneemme 800 miljoonan valovuoden etäisyydellä tapahtuneesta galaksijoukkojen kolarista, tutkijat ovat todenneet, että Linnunratakin on rutussa. Ja lisäksi kotigalaksimme on paljon aiemmin arvioitua isompi.

Havainnot eivät ole uusia, sillä nyt julkaistu tutkimus perustuu vuosituhannen alussa käynnistyneeseen Sloan Digital Sky Survey -kartoitukseen. Aineiston pohjalta saatiin jo vuonna 2002 selville, että Linnunradan tason ulkopuolella on tähtien muodostama paksu rengas. Tässä ei kuitenkaan ollut vielä kaikki…

"Rengas" on todellisuudessa osa Linnunradan kiekkoa eikä se itse asiassa edes ole rengas, vaan yksi galaksin ulkolaidan poimuista. Tutkimusta johtaneen Heidi Newbergin mukaan poimuja on vähintään neljä ja ne muuttavat käsityksemme Linnunradan olemuksesta. Se ei ole litteä tähtien ja kaasun muodostama kiekko, vaan sen reunat aaltoilevat.

Havaintoaineistoa on toistaiseksi melko kapeasta sektorista, mutta todennäköisesti poimuileva rakenne kiertää koko galaksin. Koska se on selkeästi osa Linnunradan kiekkoa, galaksimme läpimitta kasvoi kertaheitolla vähintään 50 prosentilla. Kun Linnunradan halkaisijaksi arvioitiin aikaisemmin noin 100 000 valovuotta, sillä onkin mittaa ainakin 150 000 valovuotta.

Kun Linnunradan keskuksesta matkataan ulommas, noin 50 000 valovuoden etäisyydellä tähtien lukumäärä vähenee selvästi. 60 000 valovuoden päässä niitä on taas enemmän ja tämä tihentymä miellettiin erilliseksi renkaaksi. Se on kuitenkin palanen poimusta, jossa osa tähdistä on Linnunradan tason yläpuolella ja osa alapuolella. Eikä tihentymä ole ainoa laatuaan.

Niille ehdittiin antaa jo nimiäkin, kuten Yksisarvisen ja Kolmion-Andromedan rengas, mutta kuten otsikkokuvan kaaviosta näkyy, ne ovat itse asiassa aaltoja. Ja niitä on ainakin neljä. Yksisarvisen renkaan sisäpuolella olevaa tihentymää pidettiin tovi hajonneen kääpiögalaksin jäänteenä, mutta tuore tutkimus paljasti myös sen todellisen luonteen.

 

 

Ajatus kääpiögalaksista ei kuitenkaan ollut kovin kaukaa haettu, sillä aaltoilun aiheuttajaksi uumoillaan Linnunradan tason läpi kulkenutta pientä seuralaisgalaksia. Samanlainen ilmiö näkyy vedenpinnalla, kun lampeen heittää pienen kiven – mittakaava vain on aivan toista luokkaa.

Toinen mahdollinen syypää aaltoiluun saattaa olla pimeän aineen tiheydenvaihtelu, joten kartoittamalla poimuttumista tarkemmin saadaan kenties tietoa pimeän aineen jakaumasta Linnunradassa.

Poimut ovat sijoittuneet melko tasaisin välein eri etäisyyksille: sisin on 6 500 valovuoden, toinen noin 16 000 valovuoden, kolmas vajaan 30 000 valovuoden ja uloin hieman yli 45 000 valovuoden päässä Linnunradan keskuksesta. Ja on mahdollista, että poimuttuminen jatkuu vielä kauemmaskin. Joka tapauksessa jo nyt löytyneet rakenteet tekevät kotigalaksistamme paljon luultua kookkaamman.

Tutkimustuloksista kerrotaan RPI:n (Rensselaer Polytechnic Institute) uutissivuilla sekä Astrophysical Journalissa julkaistussa artikkelissa.