halo

Kotigalaksimme kierteistä kiekkoa ympäröi pallomainen halo, jossa on harvakseltaan tähtiä, kaasua ja pölyä. Max Planckin tähtitiedeinstituutin tutkijat ovat nyt selvittäneet, missä halosta löytyvät tähdet – tai ainakin jotkut niistä – ovat syntyneet.

Halon tähdet muodostavat ryppäitä, jotka kiertävät Linnunradan keskusta. Ne eivät ole kuitenkaan syntyneet siellä, missä ne nykyisin majailevat, vaan galaksin kiekossa. Sittemmin ne ovat saaneet häädön syntysijoiltaan.

Aiemmin arveltiin, että tähtiryhmittymät olisivat jäänteitä pienemmistä seuralaisgalakseista, jotka ovat sulautuneet Linnunrataan. Ilmeisesti tähdet ovat kuitenkin lähtöisin Linnunradasta, mutta kääpiögalakseilla on silti oma roolinsa näytelmässä.

"Kun massiivinen kääpiögalaksi kulkee galaksimme kiekon läpi, se tuuppaa tällaiset ryhmittymät pois Linnunradan tasosta. Ohikulku saa aikaan värähtelyitä, aaltoja, jotka sinkoavat tähtiä joko tason ylä- tai alapuolelle riippuen siitä, mihin suuntaan häiriöitä aiheuttava massa liikkuu", selventää tutkimuksessa mukana ollut Judy Cohen.

Värähtelyiden olemassaolo on ennustettu jo vuosikymmeniä sitten, mutta nyt niistä saatiin toistaiseksi vankin todiste. Oskillaatiot saavat Linnunradan "soimaan" ja samaan tapaan kuin maapallon tapauksessa, kotigalaksimme läpi kulkevista aalloista voidaan tehdä "galaktisen seismologian" keinoin päätelmiä sen rakenteesta.

Näinä pakkaspäivinä kannattaa todellakin katsella taivaalle, koska siellä saattaa näkyä haloja.

Halot syntyvät yksinkertaisesti Auringosta tulevan valon heijastuessa ja sirotessa ilmassa olevista jääkiteistä. Pakkasen aikaan ilmassa on paljon juuri halojen kannalta sopivia kiteitä, ja erityisen paljon niitä on hiihtokeskuksissa, missä lunta – ja jääkiteitä – on tehty keinotekoisesti.

Taivaan tarkkailijalle halot ovat tuttu näky: taivaalla on varsin usein erilaisia renkaita, kaaria ja kirkastumia. Etenkin kylminä päivinä etenkin ohuen pilvikerroksen seassa näkyy näitä ilmakehän optisia ilmiöitä, jotka syntyvät kun valo taittuu tai heijastuu ilmassa leijuvista jääkiteistä. Tilastojen mukaan haloja näkyy Suomessa yli satana päivänä vuodessa.

Tyypillisesti haloja näkyy Auringon tai Kuun ympärillä, mutta toisinaan haloja voi olla laajemmallakin alueella – jopa toisella puolella taivasta. 

Samoin haloja voi syntyä keinovaloissa.

Kokeneet haloharrastajat Jarmo Moilanen ja Marko Riikonen ovat kuvanneet erityisen kiinnostavan keinovalosta syntyneen halonäytelmän joulukuun 13. päivänä Rovaniemellä Kemijoen rannassa. 

"Meillä on varta vasten halohavaintoihin tehty auton 12V akulla toimiva valoheitin, jonka valo on vielä muokattu mahdollisimman kapeaksi keilaksi", kertoo Moilanen. 

"Poltin on 6000 K värilämpötilan 75 W HID -autolamppu, joka vastaa valoteholtaan noin 180 W halogeenia. Tällä saavutetaan se, että halot muistuttavat enemmän Auringolla nähtäviä haloja. Katuvaloilla syntyvät divergentin valon halot ovat niin paljon hankalampia mallintaa. Voimme siis sytyttää valon siellä missä on hyvä jääkidepilvi. Tällaisia lamppuja on käytetty halokuvaukseen jo vuosia hyvällä menestyksellä."

Tässä  alla olevassa kuvassa (alkuperäinen on Ursan Taivaanvahdissa) on näkyvissä neljä eri halomuotoa: 22° rengas, auringonpilari, sivuaurinko ja ala-aurinko, joskin tässä tietysti Auringon sijaan ilmiön aiheutti keinovalo. 

Tiheässä jääkidepilvessä syntyneen ilmiön kuvaamisen lisäksi Moilanen ja Riikonen ottivat kiteistä näytteitä ja tutkivat niitä mikroskoopilla. Se, että kiteet paljastuivat laattamaisiksi jääkiteiksi, ei ollut yllätys, mutta mikroskooppikuvat sinällään osoittautuivat upeiksi.

Galaksien törmäykset ja sulautumiset yhteen ovat olleet maailmankaikkeudessa arkipäivää. Suuret tähtijärjestelmät ovat kasvaneet haalimalla itseensä pienempiä naapureitaan. 

Niin on tehnyt myös Linnunrata, jonka kiekossa on jäänteitä entisistä seuralaisgalakseista. Tällaisia jäänteitä – toisesta galaksista peräisin olevia tähtiä ja kaasua – on kuitenkin vaikea nähdä ja tietysti sitä vaikeampi, mitä kaukaisemmista galakseista on kyse. 

Euroopan eteläisen observatorion ESOn VLT-teleskoopilla (Very Large Telescope) on tehty havaintoja elliptisestä galaksista Messier 87. Se sijaitsee noin 50 miljoonan valovuoden etäisyydellä. Siihen kuuluu noin tuhat miljardia tähteä ja se hallitsee gravitaatiollaan Virgon galaksijoukkoa. 

Jättimäinen galaksi on nielaissut keskikokoisen kaverinsa alle miljardi vuotta sitten eli kosmisessa aikaskaalassa vastikään. Tähän tulokseen tultiin tarkastelemalla tähtien sijasta niiden jäännöksiä, planetaarisia sumuja, jollainen myös Auringosta jää jäljelle, kun aika jättää.

Max-Planck-instituutissa Saksassa tutkittiin Alessia Longobardin johdolla noin 300 planetaarisen sumun liikkeitä M87-galaksissa. Laajenevat kaasukuoret säteilevät voimakkaasti vihertävää valoa, joka on helppo erottaa tähtien säteilystä: vihreitä tähtiä ei ole. Planetaaristen sumujen säteilemän valon spektristä on pääteltävissä myös niiden liike.

Kuolleiden tähtien jäännökset ovat hajaantumassa avaruuteen. "Todistamme tapahtumaa, jossa keskikokoinen spiraaligalaksi kulki Messier 87 -galaksin keskuksen läpi ja sai aikaan valtaisia vuorovesivoimia, jotka sinkosivat sen tähdet sata kertaa galaksin alkuperäistä kokoa laajemmalle alueelle", sanoo tutkimukseen osallistunut Ortwin Gerhard.

Pienemmän galaksin kannalta tuhoisa törmäys näkyy myös M87:n ulko-osissa. Ellipsigalaksia ympäröivä halo on paikoin tuplasti kirkkaampi kuin se olisi ilman kolarointia. Ahmattiin on kertynyt myös nuoria, sinisiä tähtiä, jotka kertovat kadonneessa galaksissa syntyneen edelleen runsaasti uusia tähtiä. Elliptisissä galakseissa tähtiä syntyy enää hyvin vähän. 

"On jännittävää pystyä tunnistamaan tähtiä, jotka ovat sirottuneet satojentuhansien valovuosien laajuiselle alueelle galaksin halossa, mutta silti kyetä päättelemään niiden nopeuksista, että ne kuuluvat samaan rakenteeseen. Vihreät planetaariset sumut ovat neuloja kullanväristen tähtien heinäsuovassa. Ne kertovat meille, mitä tähdille tapahtui", päättää Magda Arnaboldi.

Tutkimuksesta kerrottiin ESOn uutissivuilla ja se on julkaistu Astronomy & Astrophysics -tiedelehdessä.

Kuva: Chris Mihos (Case Western Reserve University)/ESO

Puolimatkassa toukokuuta taivasta koristi halonäytelmä, joka oli paitsi poikkeuksellisen kirkas myös poikkeuksellisen laaja-alainen ja pitkäaikainen. Jokseenkin kautta maan ja käytännössä koko päivän tähti- ja ilmakehäharrastajat mutta myös tavalliset kadunmiehet ja -naiset saivat ihmetellä taivaalla loistavia renkaita ja kaaria.

Korkealla ilmakehässä oli runsain mitoin jääkiteitä, joissa taittunut ja heijastunut auringonvalo sai aikaan halomuotoja, niin kaikkein yleisimpiä, mutta myös varsin harvinaisia. Halojen kirkkaus ja runsaslukuisuus vaihteli paikasta ja samalla paikallakin kellonajasta toiseen.

Tyypillisesti näkyvissä oli 22 asteen rengas ja sitä sivuavat kaaret, jotka parhaimmaillaan muodostivat soikion renkaan ympärille. Molempien synty selittyy kuusikulmaisilla, lyijykynänpätkää muistuttavilla jääkiteillä, joiden läpi kulkevat valonsäteet taittuvat kahteen kertaan.

22 asteen rengas pysyy samanlaisena Auringon korkeuden muuttuessa, mutta sivuavien kaarien ulkomuoto riippuu voimakkaasti Auringon korkeudesta. Aamulla ja illalla ylläsivuava kaari muodostaa jyrkän v:n, aamu- ja iltapäivällä loivat "lokinsiivet", ja keskipäivällä Auringon ollessa korkeimmillaan sivuavat kaaret näkyvät 22 asteen rengasta loivasti ylä- ja alapuolelta viistävänä soikiona.

Auringon molemmin puolin näkyivät sivuauringot, jotka syntyvät niin ikään kuusikulmaisissa, mutta laattamaisissa kiteissä, jotka leijailevat ilmassa vaaka-asennossa. Sivuaurinkojen etäisyys 22 asteen renkaasta muuttuu korkeuden mukaan. Auringon ollessa matalalla ne ovat kiinni 22 renkaassa, mutta korkeuden kasvaessa ne etääntyvät siitä yhä kauemmas.

Valon taittuessa jääkiteissä se myös hajoaa väreiksi samaan tapaan kuin prismassa tai sadepisaroissa, jolloin tuloksena on sateenkaari. 22 asteen renkaassa, sivuavissa kaarissa ja sivuauringoissa voi siksi nähdä sateenkaaren värit.