Eksoplaneetan kaasukehän rakenne selvitetty ensi kertaa Toimitus Ti, 18/02/2025 - 20:47
Visualisointi eksoplaneetan kaasukehän kerroksista
Visualisointi eksoplaneetan kaasukehän kerroksista
Toimitus

Tämä on todella jännää ja ainutlaatuista: tutkijat ovat onnistuneet kartoittamaan ensimmäistä kertää kolmiulotteisesti eksoplaneetan kaasukehän rakenteen.

Tylos, eli WASP-121b, on noin 900 valovuoden päässä meistä Peräkeulan tähdistössä sijaitseva eksoplaneetta. 

Se on vähän kuin iso ja kuuma Jupiter, kaasujättiläinen, joka kiertää tähteään niin lähellä, että vuosi siellä kestää vain noin 30 Maan tuntia. Koska planeetta on vuorovesilukittunut tähtensä kanssa, on sen toisella puolella koko ajan kuumaa ja toisella kylmää.

Tutkijaryhmä on onnistunut selvittämään nyt Tyloksen kaasukehän rakenteen kolmiulotteisesti. Kiinnostavinta ovat erityisesti tuulet kaasukehän eri kerroksissa. 

Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun eksoplaneetan kaasukehästä on saatu näin yksityiskohtaista tietoa. Aiheesta julkaistiin tänään artikkeli Nature-lehdessä.

"Se, mitä löysimme, oli yllättävää: suihkuvirtaus pyörittää kaasua planeetan päiväntasaajan ympäri, kun taas erillinen virtaus kaasukehän alemmissa kerroksissa siirtää kaasua kuumalta puolelta viileämmälle puolelle", kertoo Julia Victoria Seidel, artikkelin pääkirjoittaja ja tähtitieteilijä Euroopan eteläisessä observatoriossa (ESO) sekä Nizzan observatorion Lagrange-laboratoriossa.

Suihkuvirtaus kattaa puolet planeetasta ja kiihdyttää itsensä huimaan vauhtiin planeetan kuumalla päiväpuolella. 

"Voimakkaimmatkin hurrikaanit Aurinkokunnassamme ovat rauhallisia verrattuna tähän", Seidel toteaa ESO:n tiedotteessa.

Tutkijaryhmä käytti ESO:n VLT-observatorion kaikkia neljää teleskooppia, joiden valo yhdistettiin ESPRESSO-instrumentilla siten, että teleskoopit toimivat kuin yksi, todella suuri havaintolaite. Paitsi että neljän teleskoopin valoa keräävä peilipinta-ala on suuri, niiden välinen etäisyys saa aikaan sen, että kuva on yhtä tarkka kuin olisi koko observatorion kokoisella teleskoopilla.

Samaa tekniikkaa voidaan myöhemmin käyttää myös muiden eksoplaneettojen kaasukehien tutkimiseen.

"VLT:n avulla saatoimme tutkia eksoplaneetan kaasukehää kolmessa eri kerroksessa", sanoo tutkimuksen toinen kirjoittaja Leonardo A. dos Santos, joka toimii Space Telescope Science Institutessa Baltimoreissa, Yhdysvalloissa. 

Kaavio raudan, natrieumin ja vedyn liikkeistä

Tiimi seurasi raudan, natriumin ja vetykaasun liikkeitä kaasukehässä, ja näiden avulla saatiin selvitettyä tuulet syvällä, keskikerroksissa ja pinnnalla. 

Havainnot paljastivat myös titaanin olemassaolon juuri suihkuvirran alapuolella, kuten toisessa tutkimuksessa, joka julkaistiin Astronomy and Astrophysics -lehdessä. Tämä oli myös yllätys, koska  aiemmat havainnot olivat osoittaneet titaanin puuttuvan kaasukehästä kokonaan – sitä ei ole, tai mahdollisestise on piilossa syvällä kaasukehässä.

"Nämä ovat juuri sellaisia havaintoja, joita on hyvin vaikeaa tehdä edelleen avaruusteleskoopeilla. Maanpääliset, suuret havaintolaitteet ovat edelleen hyvin tärkeitä."

VLT:tä suurempi ja parempi Extremely Large Telescope (ELT) on tällä hetkellä rakenteilla Chilen Atacaman autiomaassa. Tutkijat ovat jo etukäteen innoissaan ANDES-havaintolaitteesta, jonka avulla voidaan tehdä tällaisia havaintoja paljon nykyistä paremmin. 

Hurjia tuulia eksoplaneetalla Toimitus La, 25/01/2025 - 10:39
Pilvien peittämä WASP-127b taiteilijan näkemänä
Pilvien peittämä WASP-127b taiteilijan näkemänä
Toimitus

Suuren eksoplaneetta WASP-127b:n päiväntasaajalla on reippaita tuulia: tuulen nopeus on siellä jopa 33 000 km/h. Tuulta ei luonnollisestikaan voitu mitata suoraan, mutta tämä kiinnostava tieto kaukaisen planeetan tuulesta saatiin selvitettyä Euroopan eteläisen observatorion ESOn VLT-teleskoopilla tehdyistä havainnoista.

Irlannissa ja Skotlannissa on parhaillaan hieman tuulista, mutta kovatkaan maanpäälliset tuulet eivät ole mitään verrattuna WASP-127b:n suihkuvirtauksiin.

Kansainvälinen tutkijaryhmä on tarkkaillut WASP-127b:n kaasukehää vuodesta 2016 alkaen, ja ryhmä julkaisi 20. tammikuuta Astronomy & Astrophysics -julkaisussa työnsä tuloksia. 

Tutkijat mittasivat ESO:n VLT:n CRIRES+ -spektrometrin avulla isäntätähden valon kulkua planeetan ylemmän ilmakehän läpi, jolloin he pystyivät päättelemään se koostumusta. WASP-127b:n kaasukehässä on selvästi vedenhöyryä ja hiilimonoksidia.

Kun näiden liikettä kaasukehässä pyrittiin selvittämään, olivat tulokset aluksi hyvin omituisia:  spektrissä oli kaksi huippua. Hyvin todennäköisesti kyse on doppler-siirtymästä, eli vesihöyry ja hiilimonoksidi liikkuvat kaasukehässä meitä kohden ja poispäin. 

Tämän voi selittää parhaiten kaasujättiläisen päiväntasaaja-alueella puhaltavilla , todella nopeilla suihkuvirtauksilla.

Lisa Nortmann, Göttingenin yliopiston tutkija Saksassa ja tutkimuksen pääkirjoittaja toteaa ESO:n tiedotteessa, että tuulen nopeus on 9 km/s eli noin 33 000 km/h). Kaasu virtaa planeetan kaasukehässä siis kuusi kertaa nopeammin kuin planeetta pyörii. 

"Tämä on jotain, mitä emme ole nähneet aiemmin," sanoo Nortmann. 

"Kyseessä on nopein koskaan mitattu tuuli. Vertailun vuoksi: nopein omassa aurinkokunnassamme mitattu tuuli on Neptunuksella, missä tuulen nopeus on 'vain' 0,5 km/s (1800 km/h)."

WASP-127b on kaasujättiläinen, joka kiertää yli 500 valovuoden päässä Maasta sijaitsevaa WASP-127 -tähteä. Todennäköisesti planeetta on vuorovesilukittu, eli se planeetta pyörii oman akselinsa ympäri samaa tahtia kuin se kiertää tähteään.

Planeetta on hieman suurempi kuin Jupiter, mutta on massaltaan vain murto-osa Jupiterista. 

Suihkutuulien lisäksi tutkijat havaitsivat, että planeetan navat ovat viileämpiä kuin muu planeetta. Tämä ei ole yllättävää, kuten ei myöskään pieni lämpötilaero aamu- ja iltapäiväpuolten välillä.

Jännää sen sijaan on se, että vain pari vuotta sitten eksoplaneetoista pystyttiin määrittämään juuri ja juuri niiden massa ja rata tähtensä ympärillä, mutta nyt tähtitieteilijät pääsevät mittaamaan monia yksityiskohtiakin niistä. Kuten selvittää niiden kaasukehässä olevia tuulia.

Toistaiseksi tarvittavat spektrometrit ja mittalaitteet ovat vielä niin suuria, että ne voidaan asentaa vain maanpäällisiin, suuriin teleskoopppeihin. Avaruusteleskoopeilla on monia etuja, mutta tässä suhteessa edes suuri JWST ei kykene lähellekään samaan havaintotarkkuuteen.

(Otsikkokuvassa on taiteilijan näkemys pilvien peittämästä WASP-127b -eksoplaneetasta. Kuva: ESO / L. Calçada) 

Suomalaiskoodareille tärkeä rooli eksoplaneettametsästyksessä

Plato
Plato
Jari Mäkinen

Suomalainen avaruusyhtiö Space Systems Finland tekee Euroopan avaruusjärjestön PLATO-satelliittiin päätietokoneen ohjelmistot.

Vuonna 2026 avaruuteen laukaistava PLATO on eräs jännittävimmistä eksoplaneettoja etsimään tarkoitetuista, nyt tekeillä olevista avaruushankkeista.

PLATO, eli ”PLAnetary Transits and Oscillations of stars” on omalaatuinen avaruusteleskooppi siinä mielessä, että se koostuu yhden ison kaukoputken sijaan monista pienistä, laajan kuvakentän kaukoputkista. Se on siis periaatteeltaan samankaltainen kuin huhtikuussa avaruuteen laukaistu Nasan TESS, mutta paljon tehokkaampi ja luonnollisesti uudempi, koska eurosatelliittia ollaan vasta suunnittelemassa.

Suomalaiset saavat tärkeän osan tässä tekemisessä, sillä Space Systems Finland Oy on mukana teollisuuskonsortiossa, joka valittiin tänään tekemään satelliitin.

Tekemistä johtaa saksalainen OHB-System Ag partnereinaan ranskalainen Thales Alenia Space sekä sveitsiläinen RUAG. Suomalaisyhtiön osuutena on päätietokoneen ohjelmistojen kehittäminen, eli se vastaa avaruusaluksen "aivojen" toiminnasta. SSF on tehnyt vastaavia töitä aikaisemminkin, mutta saatu tilaus on nyt suurempi ja tärkeämpi kuin koskaan.

Ei ihme, että yhtiön toimialapäällikkö Matti Anttila on iloinen: ”Tässä hankkeessa pääsemme kehittämään turvallisuuskriittisiin ohjelmistoihin tarkoitettua ohjelmointiympäristöä jatkokäyttöön myös muille teollisuuden aloille." 

Luotettavuudeltaan huippuluokkaa oleville avaruusohjelmistoille kun on kysyntää monissa maanpäällisissäkin sovelluksissa ydinvoimaloista sairaalatekniikkaan.

PLATO-hankkeessa SSFn työn osuus hankkeessa on yli 20 henkilötyövuotta, joten saatu tilaus on yksi merkittävimmistä Suomeen tulleista avaruustilauksista viime vuosina.

Päätietokoneen ohjelmistojen lisäksi SSF kehittää hankkeessa ohjelmistoalustan sekä jatkuvan validoinnin tuotteistamista. SSF:n alihankkijoina on portugalilainen Critical Software, kreikkalainen ISD sekä SSF:n sisaryhtiö Space Systems Czech.

Hankkeen arvo on 297 miljoonaa euroa, ja viralliset sopimusneuvottelut alkavat ensi kesäkuussa.

Space Systems Finland Oy on espoolainen insinööritalo, joka liiketoiminta-alueita ovat avaruuden lisäksi mm. teollisuuden ohjelmistoratkaisut, konepajateollisuuden prosessikonsultointi, lääketieteen teknologia, data-analytiikka sekä puolustusteollisuus. Yhtiö on perustettu vuonna 1989 ja nykyisin se työllistää 80 henkeä.

Kirjoitimme laajan esittelyn PLATOsta vuonna 2014: Plato on uusi eksoplaneettametsästäjä.

*

Juttu perustuu osittain SSF:n tiedotteeseen.

Eksoplaneettojen metsästäjä lähtövalmiina – seurannassa 200 000 lähitähteä

Piirros TESS-satelliitista
Piirros TESS-satelliitista
TESS tekeillä
Jari Mäkinen

Uusi eksoplaneettoja etsivä teleskooppi lähetetään ensi yönä avaruuteen, jos kaikki sujuu suunnitellusti. TESS tulee todennäköisesti löytämään tuhansia uusia mielenkiintoisia maailmoja.

Eksoplaneetta on jotain muuta tähteä kuin Aurinkoa kiertävä planeetta. Niitä tuntuu olevan hyvinkin runsaasti – jopa niin, että todennäköisesti lähes kaikilla taivaalla olevilla tähdillä on planeettoja ympärillään. Kyse on vain siitä, kuinka monia näistä voimme havaita.

Nyt huhtikuussa 2018 tunnetaan kaikkiaan 3758 eksoplaneettaa, jotka ovat 2808 tähden ympärillä. 627 tähdellä on enemmän kuin yksi planeetta.

Mahdollisia uusia löytöjä – todennäköisiä tapauksia, joita ei ole vielä varmistettu – on tuhansia lisää.

Pian eksoplaneettoja tullaan löytämään varmasti vieläkin enemmän, sillä nyt yöllä avaruuteen laukaistavan TESS-satelliitin odotetaan lisäävän listalle tuhansia uusia planeettoja.

TESS, eli Transiting Exoplanet Survey Satellite, tulee havaitsemaan noin 200 000 meitä lähellä sijaitsevaa tähtiä siten, että se yksinkertaisesti mittaa erittäin tarkasti näiden tähtien kirkkautta.

Kuten satelliitin nimi jo kertoo, se käyttää hyväkseen transitiomenetelmää, eli se havaitsee eksoplaneettoja katsomalla sitä, milloin planeetat kulkevat tähden edestä. Planeetan peittäessä tähden pintaa, tulee tähdestä hieman vähemmän valoa, eli sen kirkkaus laskee vähän.

Kirkkauden väheneminen on hyvin pientä, joten satelliitin tulee tehdä erittäin tarkkoja havaintoja.

Satelliitti itsessään ei löydä eksoplaneettoja, vaan se tekee vain rutiininomaisesti havaintoja ja lähettää niitä tutkijoille. Tietokoneilla analysoidaan tätä suurta valokäyrämäärää ja lopulta, kun jonkun tähden valovaihteluista löydetään säännönmukaisuutta, otetaan se tarkempaan seurantaan. Jos samaa vaihtelua havaitaan lisää, voidaan lopulta eksoplaneettahavainto vahvistaa.

Valokäyrässä olevasta vaihtelusta voidaan laskea planeetan kiertoaika, määrittää sen massa ja kiertorata sekä arvioida planeetan kokoa. Näiden perusteella voidaan edelleen tehdä johtopäätöksiä siitä, millainen planeetta on kyseessä; onko se pieni ja tiheä kiviplaneetta vai suuri ja kevyt kaasujättiläinen. 

TESS-hankkeen tutkijat arvioivat, että he saattavat löytää noin 300 jotakuinkin Maan kokoista eksoplaneettaa sen kahden vuoden aikana, jonka satelliitin toivotaan ainakin tekevän havaintojaan.

Huono puoli TESSin käyttämässä havaintometodissa on se, että sen avulla voidaan löytää vain planeettoja, joiden ratataso tähtensä ympärillä on sellainen, että planeetta kulkee suoraan Maan ja tähden välistä.

TESS tekeillä

TESS on varsin pieni: sen massa on laukaisun aikaan 350 kg ja koko 3,7 × 1,2 × 1,5 metriä. Samoin sen havaintolaitteena oleva neljän kameran paketti on varustettu laajakulmaisilla (24°) linssillä, joiden aukko on kooltaan vain 10 cm. Niinpä TESS ei voi tehdä eksoplaneetoista tarkkoja havaintoja, vaan siihen tarvitaan suurempia teleskooppeja. 

Tähän mennessä tehokkain eksojen etsijä on ollut Nasan Kepler-avaruusteleskooppi, joka on monessa mielessä erilainen kuin TESS.

Ensinnäkin Kepler on suurempi, sillä sen massa oli yli tonnin ja sen havaintolaitteena oli tehokas, 1,4 metriä halkaisijaltaan olevalla peilillä varustettu teleskooppi. Se pystyi havaitsemaan siis paljon himmeämpiä tähtiä kuin TESS.

TESSin etuna on kuitenkin se, että se tulee katsomaan koko taivasta; Kepler teki tarkkoja katsauksia eri puolille ja koetti löytää mahdollisimman paljon eksoplaneettoja, mutta TESS katsoo kaikkialle ja koettaa löytää vain kiinnostavia tapauksia lähimpien tähtien ympäriltä.

Menee omituiselle radalle

TESS laukaistaan avaruuteen SpaceX:n Falcon 9 -kantoraketilla Floridasta, Cape Canaveralista. Laukaisuaika on ensi yönä* klo 1.51 Suomen aikaa ja koska satelliitti laukaistaan varsin mielenkiintoiselle kiertoradalle Maan ympärillä, pitää laukaisun tapahtua vain 30 sekuntia kestävän laukaisuikkunan aikana. 

Tällä hetkellä (keskiviikkona 18.4. iltapäivällä) laukaisuun sopivan sään todennäköisyys on yli 90 %.

Päämääränä TESSillä on erittäin soikea kiertorata Maan ympärillä. Kaukaisimmillaan se on noin Kuun etäisyydellä meistä, mikä tarkoittaa sitä, että satelliitti joutuu tanssimaan Maan ja Kuun painovoimakenttien tahdissa. Tästä on se hyvä puoli, että Maa ja Kuu pitävät rataa luontaisesti hyvin stabiilina.

Yksi kierros radalla kestää 13,7 vuorokautta.

Lento tällaiselle radalle vaatii varsin paljon energiaa, ja siksi pieni satelliitti laukaistaan matkaan "liian" suurella kantoraketilla – TESS näytti hyvin pieneltä laitteelta Falcon 9:n suuren nokkakartion sisällä.​

Seuraava siirto tulee Euroopasta

Euroopan avaruusjärjestö hyväksyi maaliskuussa erääksi seuraavista suurista avaruustiedehankkeistaan Ariel-nimisen eksoplaneettateleskoopin. Siitä on tulossa seuraava todella tehokas avaruuteen lähetettävä eksojen tutkija.

Sitä tosin saadaan odottaa vielä jonkin aikaa, sillä tämä noin 1300-kiloinen laite lähetetään matkaan vuonna 2028.

Nimi Ariel tulee sanoista Atmospheric Remote‐sensing Infrared Exoplanet Large‐survey mission, eli se ei tule enää vain etsimään eksoplaneettoja, vaan tutkimaan tuhansia erilaisia eksoplaneettoja ja kartoittamaan niiden hyvin paljon toisistaan poikkeavia ominaisuuksia.

Erityisesti Ariel kiinnittää huomiota lämpimien ja kuumien, hieman maapalloa suurempien sekä jättiläisplaneettojen kokoisten eksoplaneettojen kaasukehiin. Tavoitteena on havaita yksinkertaisesti mahdollisimman paljon erilaisia kaasukehiä ja päästä tutkimaan niiden yleisiä ominaisuuksia. Nythän tunnemme kunnolla maapallon ilmakehän lisäksi vain muutamia omassa aurinkokunnassamme olevia kaasukehiä.

Ariel pystyy havaitsemaan kaasukehistä mm. vesihöyryä, hiilidioksidia ja metaania. Toivon mukaan näiden määrien vaihteluita voidaan seurata pitkän aikaa, jolloin voisimme saada selville mm. eksoplaneettojen muuttumista vuodenaikojen mukaan.

Ariel laukaistaan Ariane 6 -kantoraketilla toivon mukaan vuoden 2028 puolivälissä ja sen lento kestää ainakin neljä vuotta. Satelliitti viedään Maan "varjopuolelle" 1,5 miljoonan kilometrin päähän maapallosta niin sanottuun Lagragnen pisteeseen 2.

*

Huom! Juttua on päivitetty keskiviikkona 18.4. Laukaisu maantain ja tiistain välisenä yönä jouduttiin siirtämään keskiviikon ja torstain väliseksi yöksi, ja tätä koskevat kohdat jutusta on muutettu.

Kaksoistähdet paiskovat planeettoja avaruuteen

Markus Hotakainen

Tiiviit kaksoistähtijärjestelmät eivät ole suotuisia paikkoja eksoplaneetoille. Niille voi tulla äkkilähtö.

Tässä tapauksessa "tiivis" tarkoittaa, että kaksi tähteä kiertää toisiaan hyvin lähekkäin. Ne ovat lyhytjaksoisia eli niiden kiertoaika on vain vuorokausien luokkaa.

Vaikka eksoplaneettoja on löydetty jo melkein 4 000 ja niitä etsittäessä on katsastettu tuhansia tiiviitä kaksoistähtijärjestelmiä, vain harvoja eksoplaneettoja on bongattu kaksoistähtiä kiertäviltä radoilta.

Tässä tapauksessa tutkimuksen kohteena olivat erityisesti pimennysmuuttujina tunnetut kaksoistähdet, joiden kiertoratojen taso on suuntautunut kohti Maata. Silloin tähdet näyttävät vuorotellen peittävän toisensa, jolloin kokonaiskirkkaus pienenee hetkeksi.

David Flemingin johtamassa tutkimuksessa selvitettiin, millaisia vaikutuksia lähekkäin kiertävien tähtien gravitaatiolla on paitsi toisiinsa, myös järjestelmän muihin mahdollisiin jäseniin – siis planeettoihin.

"Tietokonesimulaatioiden perusteella vuorovesivoimat siirtävät tähtien pyörimisliikkeen impulssimomenttia eli pyörimismäärää niiden kiertoliikkeeseen. Silloin tähtien pyöriminen hidastuu ja kiertoaika toistensa ympäri pitenee", Fleming selittää.

Samalla kiertoratojen muoto muuttuu soikeasta ympyriäiseksi. Pitkän ajan kuluessa tähtien pyörimisliike lukkiutuu siten, että ne kääntävät aina saman puolen toisiaan kohti – täsmälleen samoin kuin esimerkiksi Pluto ja sen suurin kuu Kharon.

Alkujaan vakailla radoilla kiertäneet mahdolliset planeetat jäävät tähtien laajenevien kiertoratojen sisäpuolelle, jolloin niiden radat eivät enää olekaan vakaita. Planeetat voivat joutua heitetyiksi ulos koko järjestelmästä.

Vaikka alkuun kyytiä saisikin vain yksi planeetta, se voi aiheuttaa häiriöitä muiden planeettojen ratoihin siten, että lopulta nekin päätyvät tähtienväliseen avaruuteen.

Kaksoistähtijärjestelmissä onkin "epävakaa alue", jolle joutuva planeetta sinkoutuu vääjäämättä ulos systeemistä. Kun tähtien kiertoradat laajenevat, myös epävakaa alue kasvattaa kokoaan ja ulottuu yhä etäämmälle tähdistä.

Kun Fleming tutkimusryhmineen sovelsi mallia tunnettuihin lyhytjaksoisiin kaksoistähtiin, tulosten mukaan 87 prosentissa järjestelmistä on sinkoutunut ulos ainakin yksi planeetta. Luku voi olla paljon suurempikin, jopa 99 prosenttia.

Tutkijat ovat antaneet planeettalingolle nimilyhenteen STEEP (Stellar Tidal Evolution Ejection of Planets). Jatkossa on tarkoitus tehdä havaintoja tiiviistä kaksoistähdistä ja niiden mahdollisista planeetoista. Ellei planeettoja löydy, teoreettisesti päätelty prosessi todennäköisesti vaikuttaa kaksoistähtijärjestelmien planeettoihin.

Tällä hetkellä lyhytjaksoisin kaksoistähti, jolta on löytynyt eksoplaneetta, on Kepler 47. Tähtien kiertoaika toistensa ympäri on noin 7,45 vuorokautta. Jos malli pitää kutinsa, sitä nopeammin toisiaan kiertävillä tähdillä ei pitäisi olla käytännössä lainkaan planeettoja.

Aiemmin kerroimme Tiedetuubissa, kuinka tähtienvälinen asteroidi ’Oumuamua on todennäköisesti lähtöisin kaksoistähtijärjestelmästä.

Tutkimuksesta kerrottiin Washingtonin yliopiston uutissivuilla ja se julkaistaan Astrophysical Journal -tiedelehdessä.

Kuva: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle

Löpö loppuu – Kepler alkaa olla finaalissa

Markus Hotakainen

Eksoplaneettoja sinnikkäästi etsinyt Kepler-avaruusteleskooppi on taas vaikeuksissa. Yhdeksän vuoden aikana se on kokenut kovia, mutta kekseliäillä kikoilla toimintaa on onnistuttu jatkamaan niin ohjausjärjestelmän osittaisesta vikaantumisesta kuin kosmisen säteilyn pommituksesta huolimatta.

Nyt lopullinen loppu alkaa kuitenkin olla lähellä. Teleskoopin asennonsäätöön tarvittava polttoaine vetelee viimeisiään. Kun Keplerin kolmesta gyroskoopista toinen rikkoutui vuonna 2013, alkuperäinen havaintosuunta jouduttiin hylkäämään ja tarkkailtavaa taivaanaluetta vaihtamaan kolmen kuukauden välein.

Tuolloin arvioitiin, että teleskoopin asentoa pystyttäisiin muuttamaan ehkä kymmenen kertaa. Aiemmin tässä kuussa se tehtiin jo 17. kerran eikä suotta. Alkuperäisen havainto-ohjelman aikana Kepler löysi yli 2 300 eksoplaneettaa ja jatko-ajallakin löytöjä on kertynyt jo reilut 300.

Kaikella on kuitenkin rajansa.

Sen lisäksi, että Kepleriä ei polttoaineen loputtua pystytä enää kääntämään uuteen, havaintojen kannalta sopivaan suuntaan, myös tietoliikenneyhteys katkeaa, kun antennia ei saada suunnattua Maahan. Sitä ennen on saatava imuroitua kaikki mahdollinen data Keplerin muistista.

Ongelmana on se, että teleskoopissa ei ole bensamittaria. Polttoaineen määrää joudutaan arvioimaan säiliössä vallitsevan paineen ja ohjausmoottoreiden toiminnan perusteella. Eikä kumpikaan keino anna kovin tarkkaa tietoa jäljellä olevan polttoaineen määrästä.

Sitä pitää kuitenkin olla riittävästi vielä vihoviimeiseen asennonsäätöön, jotta teleskooppi ja sen antenni ehditään suunnata Maahan vihoviimeistä tiedonsiirtoa varten. Lennonjohto joutuu olemaan lähiviikot ja -kuukaudet varpaillaan, sillä kun polttoaineesta on käytetty viimeinenkin pisara, Keplerin ohjaaminen käy mahdottomaksi.

Kepler-avaruusteleskoopin taru on siis lopuillaan, mutta se saa jatkoa toivon mukaan jo kuukauden kuluttua. 16. huhtikuuta on määrä laukaista avaruuteen TESS eli Transiting Exoplanet Survey Satellite. Toisin kuin Kepler, joka tarkkaili ensin Joutsenen tähdistön tienoilla ollutta aluetta ja sitten vajaata kahtakymmentä samankokoista palasta taivaasta aina kolme kuukautta kerrallaan, TESS käy läpi lähes koko taivaankannen ja etsii kirkkaita tähtiä kiertäviä planeettoja 300 valovuoden säteellä.

Keplerin hupenevasta polttoaineesta kerrottiin NASAn uutissivuilla.

Kuva: NASA

Röntgenalueen mikrolinssi-ilmiö tuotti yllätyksen – tähtitieteilijät löysivät eksoplaneettoja Linnunradan ulkopuolelta

Markus Hotakainen

Muita tähtiä kiertäviä eksoplaneettoja tunnetaan jo yli 3 500, mutta muista galakseista niitä ei ole varmuudella löytynyt – ilmeisistä syistä. Eniten käytetyt ylikulku- ja säteisnopeusmenetelmät ovat melko etäisyysrajoitteisia ja ovat käyttökelpoisia vain pienellä alueella Linnunradassa.

Oklahoman yliopiston tähtitieteilijät ovat kuitenkin onnistuneet havaitsemaan planeettoja toisessa galaksissa. Löytö perustuu mikrolinssi-ilmiöön eli kaukaisemmista taivaankappaleista tulevien valonsäteiden taipumiseen ja "kuvan" kirkastumiseen etualalla olevan kohteen gravitaatiokentässä.

"Olemme hyvin innoissamme löydöstä. Ensimmäisen kerran olemme onnistuneet havaitsemaan planeettoja oman kotigalaksimme ulkopuolella", riemuitsee tutkimusta johtanut Xinyu Dai. "Mikrolinssitekniikkaa soveltavassa tutkimuksessa tehdyt havainnot selittyvät parhaiten planeetoilla."

Kuvan keskellä erottuvan ellipsigalaksin gravitaatio on kirkastanut kauempana olevan RX J1131-1231 -nimisen kvasaarin kuvajaisen neljäksi kirkkaaksi pisteeksi. Ilmiön tarkka mallintaminen on paljastanut elliptisessä galaksissa olevan ainakin parituhatta planeettaa, jotka ovat massaltaan Kuun ja Jupiterin väliltä.

"Galaksi on 3,8 miljardin valovuoden etäisyydellä eikä planeettoja ole mahdollista havaita suoraan edes parhailla tieteistarinoissa kuvitelluilla teleskoopeilla. Silti pystymme tutkimaan niitä, paljastamaan niiden olemassaolon ja jopa arvioimaan niiden massat", hehkuttaa Eduardo Guerras.

Löytö tehtiin Chandra-röntgenteleskoopilla, joka vietiin avaruuteen vuonna 1999. Sen oli määrä toimia viiden vuoden ajan, mutta ensi vuonna tulee täyteen jo kaksi vuosikymmentä. Röntgenhavaintojen mallinnus tehtiin Oklahoman yliopiston superlaskentakeskuksessa.

Ennätyskaukaisista eksoplaneetoista kerrottiin Oklahoman yliopiston uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Astrophysical Journal Letters -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: University of Oklahoma

Osa TRAPPIST-1-planeetoista on todennäköisesti asuttavia

Markus Hotakainen

Vuonna 2015 löytynyt TRAPPIST-1 on kaikkiaan seitsemän suunnilleen Maan kokoisen kiviplaneetan muodostama järjestelmä noin 40 valovuoden etäisyydellä Aurinkokunnasta. Planeetoista kolme kiertää tähteä elämänvyöhykkeellä ja nyt kahden niistä on todettu olevan mahdollisesti elämälle suotuisia.

"TRAPPIST-1 on hyvin vanha ja himmeä tähti, joten planeetat ovat melko viileitä. Niiden lämpötilat vaihtelevat noin 125 celsiusasteesta eli Venusta vilpoisemmasta noin -100 celsiusasteeseen eli Maan napa-alueita kylmempään", Planetary Science Instituten tutkija Amy Barr kertoo.

Planeetat kiertävät hyvin lähellä tähteä – uloimmankin etäisyys on alle 10 miljoonaa kilometriä – ja lisäksi soikeilla radoilla, joten tähden aiheuttamien vuorovesivoimien arvellaan kuumentavan niiden sisäosia.

Planeettojen kokoa ja massaa ei tunneta vielä kovin suurella tarkkuudella, joten niiden koostumus on osittain arvailua. Tutkijat ovat kuitenkin tehneet laskelmia erilaisilla oletuksilla planeettojen rakenteesta eli missä suhteissa niissä on vettä tai vesijäätä, kiveä ja rautaa.

Tulosten perusteella kolmas ja neljäs planeetta eli TRAPPIST-1d ja TRAPPIST-1e ovat elämän kannalta lupaavimpia.

Niiden pintalämpötila on sopivissa rajoissa, vuorovesivoimien vaikutus ei ole liian suuri eikä niiden sisuksista huokuva lämpö ole saanut aikaan voimakasta kasvihuoneilmiötä. d-planeetan pinnalla saattaa lainehtia jopa valtameri.

Samaisen tutkimuksen mukaan kahdella sisimmällä eli b- ja c-planeetoilla on todennäköisesti ainakin osittain sula vaippa, jota c-planeetalla peittää kiinteä kuori. Vuorovesivoimien seurauksena sen pinnalla saattaa esiintyä voimakkaita vulkaanisia purkauksia samaan tapaan ja samasta syystä kuin Jupiterin Io-kuun pinnalla.

Tuloksista kerrottiin Planetary Science Instituten tiedotteessa ja tutkimus on julkaistu Astronomy & Astrophysics -tiedelehdessä.

Kuva: NASA/R. Hurt/T. Pyle

Jännä lisätieto Trappist-1 -eksoplaneettakunnan tapauksesta: SETI on jo kuunnellut sitä

Allen Telescopes
Allen Telescopes
Jari Mäkinen

Seitsemän eksoplaneettansa ansiosta viime keskiviikkona otsikoihin noussut Trappist-1 on ollut tähtitieteilijöiden huomion kohteena jo viime keväästä alkaen, kun belgialaisryhmä ilmoitti löytäneensä kolme planeettaa tähden ympäriltä – ja laski, että ne olisivat jotakuinkin Maan kokoisia sekä sijaitsivat elämän kannalta suotuisalla alueella. Ei ihme, että myös SETI-ohjelma otti tähden heti tarkkailuun.

SETI, eli maapallon ulkopuolista älykästä elämää etsivä ohjelma (Search for ExtraTerrestrial Intelligence) on tarkkaillut Trappist-1 -tähteä jo jonkin aikaa. Mitään ei toistaiseksi ole kuulunut, mutta etenkin uusien tietojen julkistamisen jälkeen etsintää aiotaan jatkaa vielä aktiivisemmin.

Asiasta kertoo tähtitieteilijä Seth Shostak SETI-instituutin nettisivuilla.

Tähän saakka tähteä ja sen ympärillä olevia planeettoja on kuunneltu Kalifornian pohjoisosassa olevalla Allenin antenniryhmällä (ATA, Allen Telescope Array), johon kuuluu 42 kappaletta 6,1-metristä radioteleskooppia.

Kyseessä on Microsoftin toisen perustajan Paul Allenin lahjoitusrahoin tehty teleskooppisysteemi, joka on omistettu kokonaan SETI-tutkimukselle. 

Tällaiset sinänsä pienistä antenneista tehdyt ryhmät ovat nykyisin hyvin suosittuja radiotähtitieteessä, koska niillä saadaan kohtuullisin kustannuksin aikaiseksi varsin suuri radioaaltoja keräävä pinta-ala.

ATA:n radiovastaanottimet havaitsevat taivaalta 60–2,7 cm:n aallonpituusalueella tulevia radioaaltoja.

Tähden suunnasta ei ole havaittu toistaiseksi mitään kiinnostavaa, mutta on teoriassa mahdollista, että planeetoilla on elämää – kenties älykästäkin. SIksi etsintää kannattaa jatkaa, ja mieluiten tehokkaammilla radioteleskoopeilla.

Tosin ei Allenin antenniryhmä ole sekään mikään vaatimaton kuulolaite: jos Trappistin planeetalla olisi Kiinassa käyttöön juuri otetun 500-metrisen FAST-radioteleskoopin kokoinen antenni, se suunnattaisiin kohti Maata ja sillä lähetettäisiin 100 kW teholtaan oleva signaali (Shostakin mukaan vain noin kymmenen kertaa tyypillisen lentoaseman tutkan tehoinen), niin ATA pystyisi havaitsemaan sen. 

Tavallista planeetalta avaruuteen pakenevaa TV- tai radiolähetystä ei ATA voisi kuitenkaan kuulla.

Mutta siis jos Trappist-1:n ET:t haluaisivat saada meihin yhteyden, niin se varmasti onnistuisi. Etäisyyskään ei tässä tapauksessa haittaa, sillä matkaa välillämme on "vain" noin 39 valovuotta. Se tarkoittaa sitä, että nyt kuultava signaali olisi lähetetty 39 vuotta sitten. Jos lähetämme vastauksen, niin se tulisi perille 39 vuoden päästä. 

Vaikka tähti onkin lähellä, niin keskustelu kävisi varsin hitaasti. Kosmisessa mielessä kyse on kuitenkin pikaviestittämisestä.

Otsikkokuvassa on osa ATA-teleskooppia. Kuva: SETI-instituutti.

 

360°-video: Tältä voisi näyttää Trappist-1b:n pinnalla

360°-video: Tältä voisi näyttää Trappist-1b:n pinnalla

Onko sinulla virtuaalilasit? Tai vaikkapa kännykässä Google Cardboard-sovite?

Jari Mäkinen
23.02.2017

Pääset niillä katselemaan maisemia Trappist-1b -eksoplaneetan pinnalta tässä hienossa ESOn tekemässä videossa.

Video näkyy normaalina siis vain VR-laseilla ja katsoja voi katsella ympärilleen päätä kääntämällä

Kuvissa näkyy punaista, himmeää valoa säteilevä hyvin viileä kääpiötähti Trappist-1 ja kuvitteellista maisemaan sitä lähimpänä kiertävän planeetan pinnalla. Taivaalla näkyy myös kolme muuta planeettaa: vasemmalta oikealle Trappist-1f, d ja c.

Näistä c on kiinnostava siksi, että se sijaitsee kiertoradalla, missä lämpötila planeetan pinnalla saattaa olla sopiva nestemäiselle vedelle.

Kyseessä on siis taiteilijan näkemys, joka tosin perustuu havaintojen perusteella tehtyihin päätelmiin sekä arvioihin siitä, millainen Trappist-1b voisi olla.

Video: ESO / L. Calçada / spaceengine.org

Tilaa aihepiirin eksoplaneetat RSS-syöte