Hubble-avaruusteleskooppi vietiin avaruuteen huhtikuussa 1990, eli se on ollut toiminnassa kohta 35 vuoden ajan. 

Näinä vuosikymmeninä yksi sen kohteista on ollut Andromedan galaksi (M31), jonka voi nähdä sopivan pimeässä paikassa myös paljain silmin heikkona, sumumaisen sikarin muotoisena kohteena taivaalla.

Sata vuotta sitten tähtitieteilijä Edwin Hubble – jonka mukaan teleskooppikin on nimetty – osoitti ensimmäisenä, että Andromedan galaksi oli itse asiassa kaukana meidän oman Linnunradan galaksin ulkopuolella. Se oli mullistus maailmankuvassamme, sillä sitä ennen tähtitieteilijät olivat ajatelleet, että Linnunrata on kaikki mitä on. Se on koko maailmankaikkeus.

Matkaa Andromedan galaksiin on noin 2,5 miljoonaa valovuotta, eli se on noin 25 Linnunradan halkaisijan päässä meistä. Nyt tiedämme, että galakseja on valtavan hurjan paljon enemmän ja paljon, paljon kauempanakin.

Nyt julkaistun mosaiikkikuvan ottaminen alkoi voin vuosikymmen sitten Panchromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT) -hankkeena. Kuvia otettiin hakdella Hubblen kameralla (Advanced Camera for Surveys ja Wide Field Camera) lähiultravioletin, näkyvän ja lähi-infrapunaisen aallonpituuksien alueella. 

Kohteena oli tuolloin Andromedan pohjoinen puolikas.

Sen jälkeen tuli Panchromatic Hubble Andromeda Southern Treasury (PHAST) -hanke, jonka puitteissa samoilla kameroilla kuvattiin lisäksi noin 100 miljoonaa tähteä Andromedan eteläiseltä puolelta. 

Yhdessä nämä kattavat koko Andromedan, joka nähdään hyvin levymäisenä aika hyvin suoraan sivusta; naapurimme on kallistunut 77 asteen kulmassa meihin. 

Kuvissa olevien noin 200 miljoonan tähden iät, massat ja alkuaineiden peruskoostumukset on saatu nyt kartoitettua.

Eteläinen puoli on itse asiassa jännempi kuin pohjoinen puoli, koska se kertoo paljon siitä, miten Andromedan galaksi on syntynyt. Todennäköisesti Andromeda on yhdistynyt yhden tai useamman galaksin kanssa. Hubblen kuvan avulla voidaan haarukoida nyt erilaisia hahmotelmia yhdistymishistoriasta ja galaksin levyn kehityksestä.

Vaikka Linnunrata ja Andromeda syntyivät todennäköisesti suunnilleen samaan aikaan useita miljardeja vuosia sitten, havaintoaineisto osoittaa, että niillä on hyvin erilaiset kehityshistoriat, vaikka olemme naapureita.

Andromedassa näyttää olevan enemmän nuorempia tähtiä. Galaksia on todennäköisesti ryöpytelty lähihistoriassa enemmän kuin meitä, ja syyllinen voi olla pienempi kiertolaisgalaksi Messier 32.

Se on puolestaan nyt kuin spiraaligalaksin riisuttu ydin, joka saattaa olla vuorovaikuttanut Andromedan kanssa menneisyydessä, ja se on menettänyt tähtiään ja kaasuaan tässä kosmisessa kolarissa. 

Vaikka kuvassa on nyt hieman yli 200 miljoonaa tähteä, ne ovat vain noin oman Aurinkomme kirkkautta kirkkaampia tähtiä. Kaikkiaan Andromedan galaksissa arvioidaan olevan jopa biljoona tähteä.

Kuvattavaa siis riittää Hubblen seuraajalle, JWST-teleskoopille.

Juttu perustuu ESA/Hubble -tiedotustoimiston tiedotteeseen.

Otsikkokuva: NASA, ESA, B. Williams (University of Washington)

Talvista iltataivasta koristaa kaksi vielä kirkkaampaa valopistettä. Auringonlaskun aikaan Venus on suoraan etelässä, mistä se kiertyy illan mittaan hitaasti kohti lounasta. Jupiter on puolestaan itäisellä taivaalla keskellä Härän tähtikuviota. Se on selvästi kirkkaampi kuin Aldebaran, tähdistön kirkkain tähti.

Jos malttaa mielensä ja on pukeutunut pakkassäähän riittävän lämpimästi, kannattaa odotella tovi. Jupiterin vanavedessä koillisen horisontin takaa nousee Mars, Punainen planeetta.

Kirkkaudessa se jää jälkeen Jupiterista, mutta päihittää silti Aldebaranin. Syy on selvä: Mars on lähestymässä oppositiota. Silloin planeetta on taivaalla vastapäätä Aurinkoa, nousee auringonlaskun aikoihin ja laskee vasta aamunkoitteessa. Samalla se on myös lähinnä Maata tällä kierroksellaan.

Opposition tarkka ajankohta on 16. tammikuuta. Lähimpänä Maata planeetta on jo 13.1., jolloin sen etäisyys on 96 miljoonaa kilometriä. Edellisen opposition aikaan joulukuun alussa 2022 etäisyys oli hivenen pienempi, noin 82 miljoonaa kilometriä. Siksi Mars näkyy nyt aavistuksen himmeämpänä ja näennäiseltä läpimitaltaan pienempänä (maksimissaan vähän alle 15 kaarisekuntia). Planeetta nousee kuitenkin hyvin korkealle ja loistelee parhaimmillaan etelän suunnalla 55 asteen korkeudella.

Värinsä perusteella Mars löytyy helposti taivaalta. Se on Kaksosten tähdistön Castorin ja Polluxin alapuolella, melko lähellä Kravun tähdistössä kiiluvaa Praesepen tähtijoukkoa (Messier 44). Tällä hetkellä Mars vaeltaa tähtien suhteen länteen päin ja etääntyy tähtisikermästä, mutta kulkusuunta muuttuu helmikuun lopulla, ja toukokuun alussa planeetta kulkee Praesepen editse. 

Taivaallinen siksak-liike johtuu siitä, että opposition aikoihin Maa ohittaa kauempana Auringosta kiertävän Marsin ”sisärataa” pitkin, jolloin ulompi planeetta näyttää liikkuvan jonkin aikaa takaperoiseen suuntaan.  

Nasan aurinkokuntasimulaattori näyttää hyvin tilanteen:

Opposition jälkeen Maan ja Marsin välimatka alkaa taas kasvaa, mutta naapuriplaneettamme näkyy hyvin ja sitä kannattaa myös katsella koko alkuvuoden. Mars katoaa näkyvistä vasta valoisten kesäöiden myötä.

Paljain silmin ja kiikarilla Mars näkyy selvästi punaisena tai pikemminkin oranssina valopisteenä. Kaukoputkella erottuu jo pinnan ”yksityiskohtia”, tummempia alueita vaaleampaa taustaa vasten. Kirkkauserot ovat varsin vähäisiä, joten ensikatsomalta ei välttämättä onnistu näkemään juuri mitään. Vähitellen silmä oppii kuitenkin erottamaan yhä paremmin planeetan pinnan sävyeroja. 

Tällä kertaa Marsin pohjoinen pallonpuolisko on hivenen kallistunut Maata kohti, joten ensimmäisenä huomio saattaa kiinnittyä valkoisena hohtavaan pohjoiseen napalakkiin, jonka vesi- ja hiilidioksidijäät heijastavat hyvin auringonvaloa. 

Erisävyisissä alueissa tapahtuu hitaita muutoksia, kun pölymyrskyjen kuljettama hieno hiekka vuoroin peittää ja vuoroin paljastaa tummia alueita. Pääpiirteissään ne pysyvät kuitenkin melko lailla ennallaan, joten omia havaintoja – planeetasta kannattaa tehdä piirroksia – voi mainiosti verrata Marsista aiemmin laadittuihin karttoihin. 

Sisiliskon pieni tähdistö sijaitsee Linnunradan valovyön reunamilla, Kefeuksen ja Pegasuksen välissä. Näinä aikoina se on illalla melkein suoraan pään yläpuolella eli periaatteessa hyvin havaittavissa.

Taivaallinen matelija koostuu kuitenkin niin himmeistä tähdistä, että tähtikartoissa viivoilla yhdistetty tähtikuvio hukkuu helposti tähtien paljouteen. Hahmoltaan se muistuttaa hieman Kassiopeiaa: sen kirkkaimmat tähdet muodostavat w-kirjaimen. Toisinaan tähdistöä onkin kutsuttu ”pieneksi Kassiopeiaksi”.

Sisiliskon kuvio on kuitenkin paljon pienempi ja muodostuu paljon himmeämmistä tähdistä kuin Kassiopeian W, joten erehtymisen vaaraa ei käytännössä ole, vaikka kummatkin ”kirjaimet” ovat melkein samassa asennossa.

Sisiliskolla ei ole antiikkista tai mytologista alkuperää, sillä se on muodostettu Joutsenen ja Andromedan välillä olevista himmeistä tähdistä vasta 1600-luvulla. Menneiden aikojen ihmisillä oli vilkas mielikuvitus heidän kansoittaessaan tähtitaivaan omituisilla otuksilla, eivätkä uudemmat tähtien kartoittajat jääneet siinä suhteessa yhtään huonommiksi.

Tähdistön "keksijä" Johannes Hevelius – jälleen sama heppu – oli näkevinään siinä "kippurahäntäisen näädänkaltaisen olion”. Jos osuu riittävän pimeälle paikalle, voi himmeiden tähtien joukosta haeskella tällaista hahmoa, mutta helposti se ei silmiin osu.

Sisiliskon tähdistön alueella ei ole ainuttakaan Messierin luettelon kohdetta, mutta kiikarilla voi katsastaa avoimen tähtijoukon NGC 7243. Siihen kuuluu toistatuhatta tähteä, jotka ovat varsin nuoria: niillä on ikää vain noin 100 miljoonaa vuotta.

Kolmio on pohjoisen taivaan tähdistöistä ainoa, joka on täsmälleen esikuvansa näköinen. Kolmion tähdet eivät ole kovin kirkkaita, mutta se on silti helppo löytää geometrisen muotonsa ansiosta Andromedan ja Oinaan tähdistöjen välistä. Sen lähettyvillä ei ole muita yhtä kirkkaita tähtiä, sillä se on jo selvästi Linnunradan tähtiä vilisevän vyön ulkopuolella.

Kolmion tähdistön nimenä on ollut myös Iso kolmio, kun Johannes Hevelius muodosti 1600-luvulla sen alapuolelle Pienen kolmion tähdistön. Uudempi kolmio teki tähtikartoilla kuitenkin vain pikavisiitin eikä Kolmion kokoon sittemmin ole enää viitattu.

Selkeän puhdaslinjaisesta ulkomuodostaan huolimatta tähdistön on eri aikoina ajateltu kuvaavan eri asioita. Siitä on käytetty esimerkiksi nimeä Nili Donum, Niilin lahja, sillä se on symboloinut suuren virran hedelmällistä suistoaluetta, kolmion muotoista deltaa.

Kolmion galaksi Messier 33 on pohjoisen taivaan toiseksi kookkain galaksi, mutta silti hyvin haastava kohde. Se kuuluu Paikalliseen galaksiryhmään Andromedan galaksin ja Linnunradan sekä noin neljänkymmenen pienemmän tähtijärjestelmän kanssa. Galaksin näennäinen koko on samaa luokkaa kuin Kuun, mutta se erottuu kiikarillakin vain hyvin himmeänä – ja paljon Kuuta pienempänä – utuläikkänä.

Taivaan on oltava täysin selkeä ja havaintopaikan hyvin pimeä,  jotta galaksia kannattaa ylipäätään etsiä. Jos sen löytää, on onnistunut kurkistamaan vielä kauemmas avaruuteen kuin Andromedan galaksia katsoessaan, sillä M33 on noin kolmen miljoonan valovuoden etäisyydellä.

Taidokas kuvaaminen vaatii suunnittelua ja testausta. Otsikkokuvan tapauksessa tuota vaihetta kesti kaksi vuotta. Totuuden hetki koitti viimein elokuun 2016 viime päivinä.

Keskellä näkyvä pieni planeetta antaa osviittaa tähtiharrastajan vuorokaudesta. Päiväpuolella näkyy vain telttoja muutoin autiolla pellolla, mutta yöllä käy kova vilske.

Kuvan otti unkarilainen György Soponyai. Pimeäkuvaukseen ja yllättäviin projektioihin erikoistuneella miehellä on tilillään muitakin henkeäsalpaavia otoksia, alla esimerkkejä:

Jos katsoo mustista ja valkoisista alueista rakentuvaa kuvaa, silmien alituinen liike saa aikaan niiden rajoilla nopeita muutoksia. Ne puolestaan synnyttävät näkökeskuksessa aaltoja, joiden jatkokäsittely muilla aivojen alueilla antaa mielikuvan liikkeestä.

Luonnossa on lukemattomia esimerkkejä siitä, miten saaliseläimet välttävät petoja sulautumalla ympäristöön. Usein on oleellista kyetä jäljittelemään tummia ja vaaleita alueita, pimeää ja valoisaa. 

"Näköhavainnon ensimmäinen askel on erottaa toisistaan tummat ja vaaleat alueet. Minkä tahansa näkemiseen liittyvän järjestelmän ongelmana on mielekkään järjestyksen luominen mutkikkaista valon luomista kontrasteista, jotta kohteen voisi tunnistaa. Yksi tehokas mekanismi saattaa olla hahmottaa yhtenäisiä valoisuuden muutoksia, joita väistämättä tapahtuu, kun jokin liikkuu taustaa vasten", toteaa tutkimusta johtanut Dirk Jancke.

Tutkijat osoittivat, että lähekkäisten alueiden valoisuudessa samanaikaisesti tapahtuvat päinvastaiset muutokset – pimeästä valoisaan ja valoisasta pimeään – saavat aikaan näkökeskuksen aktivoitumisen. Seurauksena on havainto liikkeestä.

Tutkimuksessa käytetyssä kokeessa näyttöruudulla oli pieniä harmaita neliöitä, joiden kirkkaus vaihteli tummasta vaaleaan ja takaisin. Samanaikaisesti mitattiin koehenkilöiden aivojen aktiivisuutta. Yllättävänä tuloksena oli, että aivot rekisteröivät neliöiden muuttumisen tummaksi aikaisemmin kuin niiden vaalenemisen. 

"Se osoittaa, että samanaikaisissa valoisuuden muutoksissa tapahtui aivoissa aikasiirtymä", päättelee Sascha Rekauzke. 

Jo aiemmin tiedettiin, että valoisan ja pimeän käsittelyssä on pieni, joidenkin millisekuntien suuruinen ero. Silmän valoherkkien solujen signaalit valon ja pimeän esiintymisestä etenevät aivoihin hieman eri tahtiin. 

Nyt selvisi, että aivot vahvistavat pienen aikaeron noin kymmeneen millisekuntiin. Siitä on seurauksena valoisuuden – tummien ja vaaleiden alueiden – havaitsemisessa esiintyvä aikasiirtymä, joka saa aikaan epäsymmetrisesti etenevän aktiivisuusaallon. Aivot tulkitsevat sen havainnoksi liikkeestä.

Samankaltaiseen epäsymmetriaan perustuu myös äänen tulosuunnan havaitseminen. Eri suunnista tulevat ääniaallot osuvat korviin hieman eri aikaan ja sillä perusteella aivot "laskevat", mistä suunnasta ääni kuuluu.

Tutkimuksesta kerrottiin Ruhrin yliopiston uutissivuilla ja se on julkaistu Journal of Neuroscience -tiedelehdessä.

Kuva: Dirk Jancke/RUB

Laukaisun piti tapahtua 20. marraskuuta, mutta nyt lokakuun 22. päivänä pidetyssä kokouksessa päätettiin, että laukaisua siirretään alustavan arvion mukaan noin kuukaudella eteenpäin. Satelliitin muutamia osia tullaan vaihtamaan Kouroussa tehtyjen testien perusteella, sillä tutkijat sekä insinöörit haluavat olla varmoja siitä, että Gaia tulee toimimaan moitteetta avaruudessa.

Gaian tiedejohtaja, ESAssa työskentelevä Timo Prusti, ilmoitti asiasta tänään ja lupasi selvittää lykkäykseen johtuneita syitä lähipäivinä, kun laukaisun siirtämisestä aiheutuvat kiire hellittää.

Tällä sivulla seurataan laajemminkin Gaian valmistelua, laukaisua, käyttöönottoa avaruudessa ja ensimmäisiä tuloksia tästä alkaen, Kirjoittajina ovat Prustin lisäksi Gaian tutkijaryhmässä asteroidihavaintoja käsittelevän suomalaisryhmän vetäjä Karri Muinonen sekä ryhmän jäsenet ja Tiedetuubin Jari Mäkinen.

Otsikkokuvassa on jo Gaia testissä Kouroun puhdastilassa, missä Gaian suuri aurinkosuoja avattiin ja suljettiin viimeisen kerran ennen matkaan lähtöä. Tämän testin lisäksi Gaialle tehdään suuri joukko muita testejä, ja joissain näistä on löytynyt jotain. Löytö ei välttämättä ole varsinainen vika, vaan voi olla myös pelkkä epäilys siitä, että kaikki ei ole aivan kuten on suunniteltu.

Huima taivaan kartoittaja

Ensi alkuun kuitenkin tarkempi kuvaus siitä, mikä Gaia on: se on tarkasti tähtien paikkoja taivaalla mittaava avaruuskaukoputki, jonka tekemien havaintojen perusteella tähtitieteilijät tulevat tekemään tarkimman koskaan koostetun kartan taivaasta. Nykytekniikan avulla kartasta tulee kolmiulotteinen malli omasta galaksistamme sekä sen noin tuhannesta miljoonasta tähdestä.

"Monet sanovat, että tähtien kartoittaminen ei ole mitenkään seksikäs aihe, mutta he sanovat niin ennen kuin ovat kuulleetkaan Gaiasta ja siitä, mitä se pystyy tekemään", sanoo Timo Prusti.

"Gaia näkee tähtiä, jotka ovat noin 400 000 kertaa heikompia kuin voimme nähdä paljain silmin. Se pystyy määrittämään niiden sijainnin 24 mikrokaarisekunnin tarkkuudella, eli yhtä tarkasti kuin voisimme nähdä hiuksen noin 1000 kilometrin päästä."

Havaintojen avulla voidaan laskea lähimpien tähtien etäisyydet huimalla 0,001% tarkkuudella. Linnunradan keskustassa noin 30 000 valovuoden päässä olevien tähtien etäisyydet voidaan määrittää noin 20% tarkkuudella, mikä on huima parannus nykyiseen.

"Samalla kun Gaia tarkkailee taivaan tähtiä sekä niiden sijaintia, sijainnin muutosta ja kirkkautta paljon tarkemmin kuin mikään havaintolaite aikaisemmin, se tulee todennäköisesti löytämään satoja tuhansia uusia kohteita, kuten esimerkiksi muita tähtiä kiertäviä planeettoja, niin sanottuja ruskeita kääpiöitä (suutariksi jääneitä tähtiä, joiden massa ei riittänyt sytyttämään niissä energiaa tuottavaa fuusioreaktiota) sekä aurinkokunnassamme olevia pienkappaleita, asteroideja ja komeettoja."

Gaia pystyy myös löytämään tähtiä, jotka ovat itse asiassa olleet aikaisemmin pienemmissä galakseissa, jotka Linnunrata on hotkaissut sisäänsä. Tähtien liikeratojen tarkalla selvittämisellä voidaan myös paikansaa pimeää ainetta, jota ei pysty havaitsemaan suoraan, mutta jota näyttää olevan kaikkialla.

"Vaikka päähuomio onkin omassa Linnunradassamme sekä sen tähdissä, Gaia näkee myös satoja tuhansia muita galakseja", Prusti jatkaa. "Mittaamalla kvasaareita Gaian avulla saadaan myös testattua Einsteinin yleistä suhteellisuusteoriaa paremmin kuin koksaan aiemmin."

Suomalaiset vastaavat Gaian keräämistä asteroidi- ja pienkappaletiedoista. Kun Gaia kartoittaa taivasta automaattisesti, se havaitsee samalla paljon Aurinkokunnassamme olevia kohteita, joiden joukossa tulee olemaan varmasti paljon aiemmin tuntemattomia kohteita. Koska Gaia katselee avaruuteen varsin kaukana avaruudessa, se näkee myös Maan radan sisäpuolelle paikkoihin, mihin maapallolla tai sen ympärillä olevat havaintolaitteet eivät näe.

Näitä kohteita etsitään ja paikannetaan suomalaistekoisella ohjelmistolla. Se on tehty Helsingin yliopiston observatoriossa, missä myös omituiset havainnot käsitellään. Voi siis olla, että tietojen joukosta löytyy myös uusia, mahdollisesti vaarallisiakin pienkappaleita, jotka voisivat törmätä Maahan!