Ennen testejä instrumenttiosan käyttäytymistä on simuloitu tarkasti, ja insinöörit tietävät varsin hyvin miten sen pitäisi täristä täristettäessä. Testin aikana siihen on kiinnitettynä paljon kiihtyvyysmittareita, jotka mittaavat miten eri osat oikeasti liikkuvat. 

Joulukuussa tehdyissä testeissä todelliset tärinämittaukset erosivat kuitenkin olennaisesti ennakkosimulaatioista, joten testi päätettiin keskeyttää. 

Omituisuuksia oli ennen kaikkea peilin avausmekanismissa, joka koostuu ikään kuin kahdesta siivestä: otsikkokuvassa näkyy peilin keskiosa, joka on kiinnitettynä kiinteästi instrumenttiosaan, mutta sen takana on kaksi samaan tapaan pienemmistä peilinosista koottua sivupalaa, jotka liikkuvat paikalleen muodostaen lopulta yhden, suuren peilin. Kaikkiaan peilissä on 18 pienempää, kultapäällysteistä peiliä.

Laukaisun aikana peili on siis taitettuna origamin tapaan kolmeen osaan, mutta avaruudessa siitä tulee yksi iso peili.

Liian suuret kiihtyvyysarvot saattoivat olla merkki siitä, että mekanismi oli hajonnut – tai siitä, että etukäteen tehdyt simulaatiot eivät olleet kunnollisia.

Teleskooppia on jouluun aikana tutkittu tarkasti, eikä siinä havaittu mitään omituisuuksia. Myöskään simulaatioissa ei havaittu mitään kummallista, mutta kun samalla teleskooppi on käyttäytynyt normaalisti muilta osin testeissä, päätettiin testejä jatkaa.

Tällä viikolla uudelleen alkaneet testit tehdään Yhdysvaltain pääkaupunki Washingtonin luona olevassa Goddardin avaruuskeskuksessa. Kunhan nämä tärinätestit on tehty, altistetaan sama instrumenttiosa ja peilisysteemi suurelle metelille akustisessa testikammiossa. Sen avulla simuloidaan laukaisun meteliä.

Sen jälkeen peilin avausmekanismin toimintaa testataan vielä kerran, ennen kuin instrumenttiosa peileineen kuljetetaan huhtikuussa Johnsonin avaruuskeskukseen Houstoniin, Teksasiin, missä on avaruuden olosuhteita jäljittelevä suuri kammio. 

Sieltä instrumenttiosa viedään edelleen Kaliforniaan, Northrop Grumman -yhtiön tiloihin, missä se kiinnitetään huoltomoduuliin. Se pitää huolen teleskoopin sähkönsaannista, tietoliikenneyhteyksistä Maahan ja asennonsäädöstä. 

Yhdessä nämä muodostavat avaruuteen lähetettävän teleskoopin, ja kunhan sitä on vielä kerran testattu, se kuljetetaan vuoden 2018 kesällä Kouroun avaruuskeskukseen. 

Sieltä JWST laukaistaan Ariane 5 -kantoraketilla avaruuteen lokakuussa 2018. 

Teleskooppi ohjataan Maan painovoimatasapainopisteeseen 2, niin sanottuun toiseen Lagrangen pisteeseen noin 1,5 miljoonan kilometrin päässä Maasta ulospäin aurinkokunnassa – siis päinvastaiselle puolelle missä Aurinko sijaitsee Maasta katsottuna.

Juuri näin käy aina välillä omassa Aurinkokunnassammekin, kun pyrstötähdet tulevat hyvin lähelle Aurinkoa. 

Aiemmin Aurinkokunnan nuoruudessa tällaisia auringonliippaajia on ollut enemmänkin, ja nyt tehty löytö auttaa ymmärtämään paremmin oman planeettakuntamme syntyä ja kehitystä. Nähtävästi sinne tänne sinkoilevat komeetat ovat osa tähden nuoruusaikaa.

Kiinnostavinta näissä komeetoissa on se, että ne levittävät muun muassa elämän kannalta olennaisia aineita ympäriinsä nuoressa planeettakunnassa. Muun muassa käytännössä kaikki vesi maapallolla on peräisin tänne syöksyneistä komeetoista. Komeettaytimissä on myös hiiltä ja ne kypsyttelevät erilaisia mutkikkaampia hiiliyhdisteitä pinnallaan, kun ne käyvät aina silloin tällöin lähellä tähteään kuumentumassa.

Kuin katse oman Aurinkomme nuoruuteen

HD 172555 kuuluu samaan vastasyntyneiden tähtien joukkoon 16 muun tähtikunnan kanssa. Joukon tähdet ovat eteläisellä tähtitaivaalla seitsemän tähtikuvion alueella Etelän ristin tienoilla.

Joukkoa kutsutaan Beta Pictoriksen liikkuvaksi joukoksi, koska Beta Pictoris – Maalarin tähtikuvion toiseksi kirkkain tähti – oli ensimmäinen tällainen nuori tähti, joka havaittiin. Sittemmin samoilla seuduilla, samoihin aikoihin syntyneitä ja samalla tavalla avaruudessa liikkuvia tähtiä on löydetty 16 muutakin. Myöhemmin osalta näistä on löytynyt tähtikumppaneita, joten joukkoon kuuluu kaikkiaan 28 tähteä sekä ruskeaa kääpiötä. Ruskeat kääpiöt ovat ikään kuin liian pieniä tähtiä ollakseen kunnolla tähtiä.

Myös Beta Pictoriksen ympäriltä on havaittu komeettoja sen lisäksi, että sen ympärillä on suuri kaasukiekko ja eksoplaneettoja. Kaikkiaan 11 tähdeltä on havaittu toistaiseksi komeettoja (kun Aurinkoa ei lasketa mukaan).

Beta Pictoriksen joukko on kiinnostava siksi, että se on kaikkein lähinnä Maata sijaitseva nuorten tähtien kerääntymä. Sen tähdet ovat juuri sen ikäisiä, jolloin aurinkokunnankin oletetaan alkaneen muodostaa planeettoja ympärilleen. 

Havainnot esiteltiin tällä viikolla pidetyssä Yhdysvaltain tähtitieteellisen yhdistyksen kokouksessa.

Löydettiin päättelemällä – ei suoraan komeettoja näkemällä

Alun perin komeetat HD 172555:n ympärillä havaittiin vuosien 2004 ja 2011 välillä Euroopan eteläisen observatorion HARPS-spektrografilla, joka onnistui löytämään tähden valosta tyypillisesti tähteensä syöksyvien komeettojen jättämiä jälkiä.

Lisää havaintoja tehtiin Hubblen avaruusteleskoopilla vuonna 2015, ja nyt tähden ympäriltä havaittiin myös piitä ja hiiltä. Lisäksi näitä sisältävät alueet näyttivät liikkuvan suurella nopeudella. Todennäköisin selitys havainnolle ovat tähteä ympäröivässä kaasukiekossa liikkuvat komeetat.

Havainnot ovat selvästi erilaisia kuin eksoplaneetoista saatavat merkit. 

Komeettojen suoraan näkemiseen tarvittaisiin paljon nykyisiä suurempia ja tarkempia havaintolaitteita, joten esimerkiksi jutun alussa oleva kuva on taiteilijan näkemys siitä, miltä komeettatähden ympärillä voisi näyttää.

Lisää löydöstä: hubblesite.org/news_release/news/2017-02

Kuva: NASA, ESA, and A. Feild and G. Bacon (STScI)

Mikäli Maata lähestyvät alienit siis kuvaisivat meitä tänne lentäessään, ne näkisivät kotiplaneettamme ja sen kiertolaisen juuri näin. 

Tai ei ihan, sillä todellisuudessa Kuu on paljon maapalloa tummempi. Jopa niin tumma, että Maan mukaan kuvaa valotettaessa ei Kuuta juuri näkisi. Siksi tässä kuvassa on kaksi eri tavalla valotettua kuvaa. Lisäksi kuva on otettu teleobjektiivilla – paljain silmin katsottaessa Maa on vain piste taivaalla.

Kuu ja Maa näyttävät olevan kuvassa myös suhteettoman lähellä toisiaan, mutta näin oli tuolloin Marsista katsottaessa – kaksikko ei ollut näkyvissä suoraan "sivulta" 20. marraskuuta sieltä suunnalta katsottaessa. Maan ja Kuun välinen etäisyys on noin 30 kertaa Maan halkaisijan verran.

Vaikka Maan kuvaaminen sinällään on kiinnostavaa, oli tärkein syy kuvien ottamiseen kuitenkin HiRISE-kameralaitteiston kalibrointi. Koska Maan ja Kuun värit sekä heijastusominaisuudet tunnetaan hyvin, voidaan niitä käyttää hyvin laitteiston säätämiseen. 

Matkaa Maahan oli kuvan ottohetkellä Marista 205 miljoonaa kilometriä. Ja jos ihmettelette mikä on Maan pinnalla oleva punertava alue, niin se on Australia.

Nasa kertoo tiedotteessaan, että tätä Chandra Deep Field-South -nimen saanutta kuvaa on valotettu yhteensä seitsemän miljoonan sekunnin ajan, eli 11,5 viikkoa.

Kuva on otettu eteläisellä tähtitaivaalla sijaitsevan Sulatusuunin tähdistön suuntaan, koska siellä sijaitsee suuri galaksijoukko ja siihen suuntaan voi nähdä hyvin ulos Linnunradan oman kaasun ja kohteiden pahemmin häiritsemättä. Samaa aluetta on kuvattu aikaisemminkin, koko ajan yhä heikompia kohteita mukaan ottaen.

Erityisen kiinnostavaksi kuvan tekee se, että siinä on kaikkein suurin koskaan havaittu keskittymä supermassiivisia mustia aukkoja, eli sinänsä jo varsi hurjien mustien aukkojen kaikkein raskaimpia versioita. 

Lisäksi kuvasta tutkijat ovat löytäneet supermassiivisia superaukkoja, joiden massat ovat jopa 10 miljardia kertaa oman Aurinkomme massan verran. "Tavallinen" supermassiivinen musta aukko on noin 100 000 kertaa Aurinkoa massiivisempi.

Koska tästä suuresta mustien aukkojen paljoudesta voidaan erottaa eri ikäisiä kohteita, voidaan nyt saada lisätietoa siitä, miten mustat aukot kehittyvät vuosimiljardien aikana. Näyttää siltä, että niitä alkoi syntyä noin kaksi miljardia vuotta vanhassa maailmankaikkeudessa, ja ne ovat nähtävästi syntyneet rykäyksittäin – eivät vähitellen aineen kerääntyessä niihin tasaiseen tahtiin. Ovatko aukot siis hotkineet sisäänsä suuria suupaloja kerrallaan?

Todennäköisesti näiden supermassiivisten mustien aukkojen siemenet ovat olleet varsin massiivisia, eli 10 000 – 100 000 Auringon massaa. Aiemmin oletettiin, että myös supermassiiviset aukot olisivat alkaneet kehittyä pienemmistä, vain noin sadan Auringon massaisista massakerääntymistä. Normaalit mustat aukot syntyvät Aurinkoa parikymmentä kertaa suurempien tähtien romahtaessa kasaan elämänsä lopussa; supermassiiviset aukot vaativat jotain muuta syntyäkseen.

Mustat aukot eivät sinällään säteile näkyvää valoa, röntgensäteilyä tai muutakaan sähkömagneettista säteilyä ympärilleen, mutta niiden ympärillä oleva kuumasta kaasusta koostuva, suurella nopeudella pyörivä kerääntymäkiekko lähettää voimakkaasti suurienergisiä säteitä, etenkin röntgensäteilyä. 

Kaukaiset, kuvassa selvästi näkyvät galaksit puolestaan kätkevät keskelleen suuria mustien aukkojen ryppäitä, jotka säteilevät voimakkaasti. Kaukaisimmat tällaiset ovat tässä Chandran ottamassa kuvassa 12,5 miljardin valovuoden päässä, eli ne ovat syntyneet pian maailmankaikkeuden syntymän jälkeen. 

Samaa aluetta taivaalta on kuvattu myös Hubble-avaruusteleskoopilla, ja sen ottamista kuvista on voitu paikantaa yli 2000 Chandran kuvassa näkyvää galaksia. Nämä sijaitsevat 12 – 13 miljardin valovuoden päässä meistä.

Tulokset julkistettiin tänään Yhdysvaltain astronomisen yhdistyksen kokouksessa.

Lisätietoa kuvasta (ja sen edellisistä versioista) on täällä: www2.astro.psu.edu/users/niel/cdfs/cdfs-chandra.html

Määritelmän mukaan Discovery-sarjan lentojen hinta tulee olla alle 450 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria laukaisu mukaan luettuna. Alkuperäisen määritelmän mukaan niiden tuli toimia ainakin kolmen vuoden ajan, joskin monet ovat ylittäneet tämän määräajan ja nyt valitut lennot kestävät päälle vuosikymmenen.

Juuri hetki sitten julkistetut kaksi lentoa on valittu 28 erilaisen ehdotuksen joukosta ja valintaa on tehty kolmen vuoden ajan. Syyskuussa 2015 Nasa julkisti viisi kandidaattia, joita on sen jälkeen viilattu paremmiksi ja nyt näistä tehtiin lopullinen valinta.

Yhden sijaan Nasa valitsi kaksi varsin samankaltaista, mutta samalla toisiaan täydentävää lentoa.

Psyche on luotain, jonka tehtävänä on tutkia tarkasti asteroidia, joka on antanut lennolle nimensä. 16Psyche on halkaisijaltaan noin 210 km oleva pikkuplaneetta, joka koostuu lähes kokonaan metalleista. Arvioiden mukaan sen metallipitoisuus on 90 %. 

Sen tutkiminen auttaa ymmärtämään paitsi planeettojen syntyä, koska se on todennäköisesti samankaltainen kuin kiviplaneettojen ytimet, ja lisäksi sen avulla voidaan saada oppia siitä, miten asteroidien metalleja voitaisiin saada hyötykäyttöön.

Psyche-luotain aiotaan laukaista avaruuteen lokakuussa 2023 ja se päässee perille vuonna 2030. Matkallaan se tekee Maan ohilennon vuonna 2024 ja Marsin vuonna 2025

Toinen valittu lento on nimeltään Lucy. Se lähtee puolestaan tutkimaan niin sanottuja troijalaisia asteroideja, Jupiterin radalla planeetan edellä ja sen jälkeen olevia pikkuplaneettoja. 

Lucy voidaan tehdä suhteellisen halvalla, koska sen havaintolaitteina käytetään Pluto-luotain New Horizonsin ja Bunnu-asteroidia kohti lentävän OSIRIS-REX -luotaimen varalaitteita. 

Lucyn kohteiksi on alustavasti suunniteltu mm. asteroideja 3548 Eurybates, 21900 Orus, 11351 Leucus ja 617 Patroclus sekä sitä kiertäviä Menoetiusia ja 52246 Donaldjohansonia.

Luotain on tarkoitus lähettää matkaan lokakuussa 2021 ja sen lento kestänee vuoteen 2033 saakka.

Kolme muuta loppukisassa ollutta luotaintiimiä joutuvat nyt nielemään tappion karvaan kalkin. Näitä olivat pieniä asteroideja tutkimaan suunniteltu infrapunateleskooppi NEOCam (Near Earth Object Camera) sekä kaksi Venukseen suunnattua lentoa: DAVINCI olisi laskeutunut Venuksen paksun kaasukehän läpi ja tutkinut sitä ainakin 63 minuutin ajan, ja VERITAS olisi kartoittanut tutkallaan Venusta aikaisempaa paljon paremmin ja tarkemmin.

JWST on ollut testattavana NASAn Goddardin avaruuslentokeskuksessa lähellä pääkaupunki Washingtonia. Tuoreen tilannetiedotteen mukaan joulukuun 3. päivänä tehdyssä testissä havaittiin jotain omituista, ja tämän perusteella testiohjelma on nyt keskeytetty ja tutkijat keskittyvät löytämään syyn omituisiin tuloksiin.

Testeissä teleskooppiin on kiinnitetty eri puolille erilaisia kiihtyvyysmittareita ja muita antureita, ja saadut kiihtyvyysarvot olivat olennaisesti erilaisia kuin odotettiin.

Onneksi teleskoopissa tai sen suuressa ja herkässä peilissä ei näytä olevan rakenteellisia vaurioita, vaan tulokset viittaavat vain odottamattomiin mittausarvoihin. 

Siksi nyt joulukuun aikana teleskooppia on täristetty uudelleen, pienemmillä kiihtyvyysarvoilla, jolloin sen käyttäytymisestä on saatu lisätietoa.

On mahdollista, että tarkemmissa tutkimuksissa ja simulaatioissa käy ilmi, että saadut mittausarvot eivät anna aihetta suurempaan huoleen, mutta voi myös olla niin, että edessä on muutoksia teleskooppiin ja uusi viivästys.

JWST on vuosia myöhässä alkuperäisestä aikataulustaan ja sen kustannukset ovat karanneet käsistä. Ennen nyt paljastunutta huolenaihetta oli teleskooppi tarkoitus laukaista lokakuussa 2018 avaruuteen Ariane 5 -kantoraketilla.