Algoritmi näytti meille mustan aukon

M87:n musta aukko

Hetki sitten julkistettiin ensimmäinen kuva mustasta aukosta. Tai tarkkaan ottaen kuvassa on aukon ympärillä oleva kerääntymäkiekko, jonka keskellä on musta alue – se on musta aukko, eikä sitä voi oikeastaan nähdä. Mullistava, mutta odotettu havainto tehtiin eri puolilla maapalloa olevien radioteleskooppien signaaleita yhdistämällä.

Kyseessä on M87 -galaksissa oleva supermassiivinen musta aukko, joka on noin 55 miljoonan kilometrin päässä Maasta.

Ei siis mitään paniikkia - etenkin kun lähempänäkin, jopa omassa Linnunradassammekin on erittäin todennäköisesti myös suuria mustia aukkoja. Tämä aukko on vain juuri sopivan suuri ja sen ympärillä oleva, kuumasta kaasusta muodostuva kerääntymäkiekko on sellaisessa asennossa, että voimme nähdä sen lähes suoraan yläpuolelta. Se on myös suhteellisen lähellä – vaikka silti kaukana Linnunradan ulkopuolella.

Vertailun vuoksi: meitä lähin täysikokoinen galaksi on 2,5 miljoonan valovuoden päässä oleva Andromeda.

Itse musta aukko on täysin pimeä kappale, josta valo ei pysty pakenemaan. Siksi mustan aukon kuvaamisella tarkoitetaankin sen ympäröivää säteilyä vasten näkyvän varjon kuvaamista.

Yleinen suhteellisuusteoria ennustaa varjon olevan noin 2,5 kertaa suurempi halkaisijaltaan kuin itse mustan aukon tapahtumahorisontti, joka M87:n tapauksessa on noin 40 miljardia kilometriä. Musta aukko on massaltaan 6,5 miljardia Auringon massaa, ja nyt julkaistu havainto siitä tehtiin jo pari vuotta sitten.

Syy, miksi asia on nyt ajankohtainen, on The Astrophysical Journal Letters-lehden erityisnumero, missä on peräti kuusi aiheesta kertovaa artikkelia.

M87

M87-galaksi.


Havainti on tehty "tapahtumahorisonttiteleskoopilla", eli eri puolilla maapalloa olevien radioteleskooppien havaintoja yhdistävällä yhteenliittymällä. Englanniksi tämän nimi on Event Horizon Telescope, eli ETH.

Nimi tulee siitä, että mustaa aukkoa ympäröivää rajaa, jonka takaa pakeneminen on mahdotonta, kutsutaan tapahtumahorisontiksi.

Kun kaukana toisistaan olevien teleskooppien signaaleita yhdistetään, on tuloksena havainto, joka on tarkkuudeltaan samanlainen kuin teleskooppien välimatkan kokoisella yhdellä isolla teleskoopilla. 

Teleskooppien signaaleita yhdistetään monimutkaisella tekniikalla, missä kaikkiaan kahdeksan teleskooppia on toiminut yhdessä. Teleskoopit sijaitsevat hyvin korkeilla paikoilla: Havaijin ja Meksikon tulivuorilla, Arizonan ja Espanjan Sierra Nevadan vuoristoissa, Chilen Atacaman autiomaassa ja Etelämantereella.

Kyseessä on ns. pitkäkantainterferometriatekniikka (very long baseline interferometry VLBI), joka vastaa lähes maapallon kokoista radioteleskooppia. Havaintoja tehtiin 1,3 mm:n aallonpituudella ja havaintojen tarkkuus on noin 20 mikrokaarisekuntia.

Tämä vastaa sitä, että pariisilaisesta kahvilasta pystyttäisiin lukemaan New Yorkissa olevaa sanomalehteä.

Kahdeksan mukana ollutta teleskooppia ovat ALMA, APEX, IRAM 30-metre Telescope, James Clerk Maxwell Telescope, Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano, Submillimeter Array, Submillimeter Telescope, ja South Pole Telescope [6]. Teleskoopeista saatu raakadata, jota on petatavuittain, yhdistettiin radiotähtitieteen Max Planck instituutin ja MIT:n Haystackin observatorion supertietokoneilla.

EHT:n rakentaminen ja tänään julkistetut havainnot ovat vuosikymmenten työn huipentuma. Kolmetoista kumppanuusinstituuttia ovat yhdessä muodostaneet EHT:n hyödyntämällä olemassa olevaa infrastruktuuria ja useiden eri laitosten tukea.

Katie Bowman

Olennaista kuvan tekemisessä oli algoritmi, jolla havainnoista saatiin muodostettua kuva. Radioteleskoopit sinällään eivät ota kuvia, vaan se on muodostettu "keinotekoisesti" signaainkäsittelyn avulla. Tämä on jälleen yksi esimerkki siitä, että tietokoneavusteinen nykytekniikka on aivan erinomaista ja suorituskykyistä, mutta etääntynyt yhä kauemmaksi perinteisestä kaukoputkeen katsomisesta.

Toinen esimerkki tällaisesta on gravitaatioaaltojen havaitseminen, mikä vaatii huimaa laskentaa, mutta perustuu täysin luonnonlakeihin. 

Itse asiassa se, että tämäkin havainto on juuri tällainen, vahvistaa edelleen esimerkiksi Einsteinin yleistä suhteellisuusteoriaa, koska kerääntymäkiekko ja musta aukko sen keskellä ovat juuri odotetun kaltaisia.

Kuvan muodostaneen algoritmin pääkehittäjä on Massachusettsin teknologiainstituutissa, MIT:ssä havainnon tekoaikaan työskennellyt Katie Bouman (kuvassa ylhäällä).

Kaikkiaan hankkeessa on ollut mukana yli 200 tutkijaa, yksi myös Suomesta: Tuomas Savolainen Aalto-yliopiston Metsähovin radiotutkimusasemalta.

"Kuvan muodostaminen datasta oli tehtävä äärimmäisen huolellisesti. Vaikka prosessi tuntui välillä tuskastuttavan hitaalta, juuri menetelmien kattava testaus ja analyysien riippumattomat tarkistukset ovat edellytys luotettavalle tulokselle”, kertoo Savolainen Aalto-yliopiston tiedotteessa.

Metsähovin radiotutkimusasema kuuluu Aalto-yliopistoon.

"Huolellisuus totisesti kannatti. Olemme Metsähovissa tutkineet aktiivisia galakseja jo vuosikymmenten ajan ja nyt meillä vihdoin on suora todiste siitä, että niiden voimanlähde todella on supermassiivinen musta aukko.”

Metsähovissa on kehitetty paljon radioteleskooppien interferometriaan liittyvää tekniikkaan ja osaamista. Periaatteena on se, että toisiinsa fyysisesti liittymättömien teleskooppien havainnot yhdistetään ajastamalla ne erittäin tarkasti yhteen. Tähän tarvitaan äärimmäisen tarkka aikasignaali, joka saadaan vetymaser -atomikelloista.

Nyt kyseessä olevat havainnot mustasta aukosta tehtiin 1,3 mm:n aallonpituudella vuonna 2017.

Jokainen EHT:n teleskooppi tuotti valtavan määrän dataa (noin 350 teratavua päivittäin), joka tallennettiin erittäin tehokkaille helium-täytteisille kovalevyille. Tämä data syötettiin aivan erityisiin supertietokoneisiin, korrelaattoreihin, Max Planckin radiotähtitieteen instituutissa ja MIT:n Haystackin observatoriolla ja yhdistettiin.  

Sitten data muunnettiin kuvaksi yhteistyöverkoston valmistamia edistyneitä työkaluja käyttäen. Olennaisin näistä oli Boumanin kehittämä algoritmi.

M87 päältä

Kuvassa taitelijan näkemys valon liikkeestä mustan aukon läheisyydessä. Kuvassa näkyvä varjo on seurausta gravitaation aiheuttamasta valon taipumisesta sekä valon katoamisesta tapahtumahorisonttiin. Kuva: Nicolle R. Fuller/NSF
 


Pieni koko, valtava massa

Mustat aukot ovat poikkeuksellisia kosmisia kohteita: massaltaan valtavia, mutta kooltaan hyvin pieniä. Mustat aukot vaikuttavat ympäristöönsä taivuttaen aika-avaruutta ja kuumentaen niiden ympärillä olevaa ainetta.

"Jos musta aukko on kirkkaasti säteilevän kaasukiekon ympäröimä, oletamme aukon muodostavan varjon kaltaisen tumman alueen. Tämä on Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian ennustama ilmiö, jota emme ole koskaan aikaisemmin nähneet", EHT:n tiedeneuvoston puheenjohtaja Heino Falcke Hollannista Radboudin yliopistosta kertoo.

"Tämä varjo on seurausta gravitaation aiheuttamasta valon taipumisesta sekä valon katoamisesta tapahtumahorisonttiin."

Useat eri kalibrointi- ja kuvantamismenetelmät paljastivat rengasmaisen rakenteen, jossa on tumma keskusalue eli mustan aukon varjo. Tulos pysyi samana useissa riippumattomissa havainnoissa.

"Kun olimme varmoja, että olemme saaneet kuvattua varjon, pystyimme vertaamaan tulosta tarkkoihin tietokonemalleihin, jotka sisältävät taipuneen avaruuden, ylikuumentuneen aineen ja voimakkaiden magneettikenttien fysiikkaa. Havainnoista saatu kuva vastaa hyvin meidän teoreettista käsitystämme", kertoo Paul T.P. Ho, EHT:n hallituksen jäsen ja East Asian Observatoryn johtaja.

"Se tekee meidät luottavaisiksi havaintojemme tulkinnasta, mukaan lukien arviomme mustan aukon massasta."

Juttu perustuu osittain Aalto-yliopiston tiedotteeseen. Lisätietoja saa myös ESO:n tiedotteesta, missä on myös lisää kuvia. Kuvat: ETH, Nicolle R. Fuller/NSF ja Katie Bowman.

 

Israelin kuulaskeutuja saapui Kuuta kiertämään

Piirros Beresheet-laskeutujasta Kuussa. Kuva: SpaceIL

Helmikuun 22. päivänä avaruuteen laukaistu israelilainen kuulaskeutuja Beresheet on saapumassa viimein perille Kuuhun. Pinnalle se laskeutuu tämänhetkisen suunnitelman mukaan viikon kuluttua, eli 11. huhtikuuta.

(Juttua on päivitetty onnistuneen Kuun kiertoradalle saapumismanöveerin jälkeen)

Beresheetin matka on taittunut hitaasti, mutta aivan suunnitelman mukaisesti.

Se lähetettiin matkaan geostationaariselle kiertoradalle suunnatun tietoliikennesatelliitin oheishyötykuormana Falcon 9 -kantoraketilla, joka vei sen ensin niin sanotulle siirtoradalle kohti 36 000 kilometrin etäisyydellä olevaa geostationaarista kiertorataa.

Käytännössä tuo rata oli hyvin soikea kiertorata Maan ympärillä, jolta Jehudissa, Israelissa oleva lennonjohto komensi laskeutujan kipuamaan neljällä rakettimoottorin poltolla korkeammalle – vieläkin soikeammalle – kiertoradalle.

Viime vaiheessa sen radan Maata läheisin kohta oli 1700 kilometrin korkeudessa ja kaukaisin 400 000 kilometrin päässä, eli Kuun kiertoradan etäisyydellä.

Beresheetin kiertoradat. Kuva: SpaceIL
Beresheetin ottama kuva maapallosta. Kuva: SpaceIL

Matkallaan kohti Kuuta laskeutuja on ottanut kuvia maapallosta. Kuvakenttään on tungettu myös Israelia mainostava kyltti – laskeutujan julkisuusmerkitys on suuri.


Tänään 4.4.2019 klo 17.15 Suomen aikaa alkanut rakettimoottorin poltto oli lennon kannalta erittäin tärkeä, koska sen tarkoituksena oli vempauttaa alus Maata kiertävältä radalta Kuuta kiertävälle, varsin soikealle radalle. 

Aluksen moottori toimi kuuden minuutin ajan, ja sen jälkeen laskeutuja oli kiertämässä Kuuta radalla, jonka läheisin piste on 500 kilometrin päässä Kuusta ja kaukaisin 10 000 kilometrin päässä.

Nyt noin viikon ajan Beresheetin rataa muutetaan vähitellen vähemmän soikeaksi, lähemmäksi ympyrää, jolta se pystyy paremmin laskeutumaan Kuun pinnalle.

Tämä tapahtuu näillä näkymin 11. huhtikuuta.

Kuun pinnalla laskeutuja toiminee vain kahden (Maan) vuorokauden ajan, koska siinä ei ole pinnalla toimivaa lämmönhallintalaitteistoa ja on todennäköistä, että se ylikuumenee pian. Lyhyen toiminta-aikansa kuluessa se ottaa kuvia ja videota sekä tekee magneettikenttämittauksia.

Laskeutujassa on myös laserheijastimet, joiden avulla Kuun etäisyyttä Maasta voidaan mitata hyvin tarkasti. Ne eivät vaadi sähkövirtaa, sillä ne toimivat kuin peilit – ne vain ovat siellä ja heijastavat.

Beresheet puhdastilassa ennen laukaisua. Kuva: IAI.

Beresheet on ensimmäinen matkaan päässeistä Google Lunar X Prize -kilpailun tiimeistä.

Kilpailu julkistettiin vuonna 2007 ja sen tarkoituksena oli antaa 30 miljoonan dollarin palkkio ryhmälle, joka onnistuu saamaan laskeutujan Kuun pinnalle, kulkemaan siellä 500 metriä ja lähettämään Maahan korkearesoluutioisia kuvia ja videota.

Alun perin tiimien piti saada laskeutujansa Kuuhun vuoden 2012 loppuun mennessä, mutta mikään kiinnostuksestaan ilmoittaneista ryhmistä ei onnistunut tässä. Takarajaa venytettiin siksi eteenpäin, kunnes viime vuonna kilpailu päätettiin lopettaa tuloksettomana.

Samaan aikaan kuitenkin kahdeksan ryhmää oli tekemässä jo laskeutujiaan, ja niillä (melkein kaikilla) oli varsin hyvä rahoitus hankkeelleen. Pisimmällä oli Beresheetin tekemisestä vastannut SpaceIL -ryhmä ja saksalainen PT Scientists. 

Niinpä X Prize päätti sittenkin jatkaa kilpailua, mutta ei luvannut enää palkkiota voittajalle. Alkuperäiset kriteerit palkinnollekin voitiin siten unohtaa, etenkin kun Beresheet ei kulje Kuun pinnalla, mutta saanee sinne aluksensa ensimmäisenä.

Beresheet on pienen mopoauton kokoinen laite, jonka massa laukaisun aikaan oli 585 kg. Suuri osa tästä oli polttoainetta, sillä laskeutujan massa ilman polttoainetta on noin 150 kg.

Sen leveys on noin kaksi metriä ja korkeus 1,5 metriä.

Jos avaruushankkeet ovat yleensä patrioottisia, on Beresheet profiloitunut erittäin vahvasti Israeliin ja sen mainostamiseen. Suuri osa rahoituksesta on tullut Israelin valtiolta ja sen avaruus- sekä ilmailuteollisuudelta. Olennainen osa hankkeen toteutumiseen vaikuttaneesta rahoituksesta tuli amerikkalaiselta liikemieheltä Sheldon Adelsonilta, jonka lisäksi israelilainen miljardööri Morris Kahn on tukenut hanketta taloudellisesti.

Tiimin jäsenet ovat pääosin opiskelijoita ja vapaaehtoisia.

Laskeutumispaikka Mare Serenitatis.

Beresheetin laskeutumispaikka on Mare Serenitatis, eli Tyyneydenmeri. Sinne ovat aiemmin laskeutuneet Neuvostoliiton Luna 21, joka oli automaattinen luotain, sekä viimeinen Apollo-lennoista, Apollo 17.

Intia tuhosi satelliittinsa – suuri määrä avaruusromua tuli lisää

Intian satelliittituhoamisen simulaatio

Luulisi, että historiasta osattaisiin ottaa oppia – mutta selvästikään näin ei ole. Intia tuhosi 27. maaliskuuta oman satelliittinsa ohjuksella ja sai aikaan suuren määrän avaruusromua. Mikä pahinta, tuloksena syntyi myös Kansainvälistä avaruusasemaa ja sen astronautteja mahdollisesti uhkaavia palasia.

Intiasta tuli näin neljäs maa, joka on osoittanut pystyvänsä tuhoamaan Maan pinnalta laukaistulla ohjuksella kiertoradalla olevan satelliitin.

Ennen intialaisia vastaavan tempun ovat tehneet Yhdysvallat, Venäjä ja Kiina.

Ongelmalliseksi satelliittien tuhoamisen tekee se, että tuloksena syntyy paljon avaruusromua, joka saattaa haitata muita satelliitteja. Joka tapauksessa syntyneet isommat ja pienet satelliittiromut saavat aikaan harmaita hiuksia satelliittioperaattoreille, jotka joutuvat tekemään useammin väistöliikkeitä.

Lisäksi jo nyt ihmisen aikaan saamaa avaruusromua on taivaalla aivan liikaa. Uuden romun syntymistä koetetaan hillitä monin mahdollisin keinoin ja jo olemassa olevan romun siivoamista suunnitellaan.

Se, että Intia tietoisesti sai aikaan lisää romua, on tyhmää ja itsekästä. Ei ihme, että monet kehottavat mm. nanosatelliittien laukaisijoita boikotoimaan intialaisia kantoraketteja. Ne ovat suosittuja pikkusatelliittien lähettäjiä; muun muassa Suomen ensimmäinen satelliitti Aalto-1 laukaistiin intialaisraketilla avaruuteen.

Intian antisatelliittiohjus

Intia on kehittänyt satelliittituhoamistekniikkaa jo pitkään ja sen antisatelliittiohjuksella on tehty tätä ennen koelentoja jo vuodesta 2006 alkaen.

Tekniikka on perustuu yksinkertaisesti siihen, että raketti osuu satelliittiin ja tuhoaa sen törmäyksen voimalla. Se ei siis räjäytä satelliittia, sillä törmäys suurella nopeudella jo riittää tuhoamiseen.

Viimeviikkoinen testi tehtiin Intian koillisosassa olevasta rakettilaukaisukeskuksesta laukaistulla raketilla, ja sen kohteena oli "matalalla kiertoradalla" ollut intialainen satelliitti.

Intian ohjus nousee matkaan

Kohdetta ei ole virallisesti tarkennettu, mutta ratatietojen perusteella se oli todennäköisesti tammikuussa laukaistu 720-kiloinen Microsat-R. Se kiersi Maata hieman soikealla radalla, jonka matalin kohta oli 262 kilometrin korkeudessa ja korkein piste 280 kilometrissä.

Intialaisten mukaan kohde oli valittu siten, että suurin osa syntyneestä avaruusromusta putoaa alas Maan ilmakehään ja tuhoutuu siinä nopeasti. Intia toteaa suurimman osan kappaleista putoavan alas 45 vuorokaudessa.

Tämä varmastikin pitää paikkansa, mutta osa törmäyksessä syntyneistä kappaleista sinkoutui ylemmäs. 

Nasan pääjohtaja Jim Bridenstine totesi eilen, että kaikkiaan noin 24 kappaletta on nyt radoilla, jotka aiheuttavat vaaraa hieman yli 400 kilometrin korkeudessa kiertävälle Kansainväliselle avaruusasemalle. 

Kaikkiaan törmäyksessä arvioidaan syntyneen noin 450 pientä, yli sentin kokoista kappaletta, ja näistä 60 on niin kookkaita, että niiden liikettä pystytään seuraamaan. Alle 10-senttiset kappaleet ovat juuri vaarallisimpia, koska ne saavat aikaan törmätessään mahdollisesti suurta tuhoa, mutta niitä ei pystytä havaitsemaan ennalta. Niihin ei voi siis varautua.

Analytical Graphics -yhtiön tekemä simulaatio Intian satelliittituhoamisesta.

Auringossa on käynnissä jatkuva kisa

Protuberanssi (roihupurkaus) Hinode-satelliitin kuvaamana

Auringon ”pinnalta” kohoaa protuberansseja, kymmenien- tai jopa satojentuhansien kilometrien korkeuteen kurkottavia plasmakielekkeitä. Atomit ja ionit käyvät niissä kaiken aikaa kiivasta kilpajuoksua. Ionit ovat alati voitolla

Kaasumaisesta olemuksestaan huolimatta Auringon aine ei ole kaasua vaan plasmaa, aineen ”neljättä” olomuotoa. Hiukkastörmäysten ja voimakkaan säteilyn vaikutuksesta atomit ovat menettäneet elektroneja, jolloin ne ovat muuttuneet sähköisesti neutraaleista sähköisesti varatuiksi.

Neutraalit atomit eivät piittaa magneettikentästä, mutta ioneihin se vaikuttaa niiden sähkövarauksen ansiosta. Jopa Auringon kaasukehän hurjassa myllerryksessä on sopivat olosuhteet, jotta siinä voi esiintyä varauksettomia atomeja ja sähköisesti varattuja ioneja yhtä aikaa.

Tutkijat ovat onnistuneet tarkastelemaan yksityiskohtaisesti tällaista osittain ionisoitunutta plasmaa Auringon ainevirtauksissa. Havainnot paljastavat, että strontiumionit kiitävät protuberansseissa 22 prosenttia suuremmalla nopeudella kuin neutraalit natriumatomit.

Protuberanssi

Atomit kuitenkin kirivät sinnikkäästi, sillä ionien vauhti hidastuu: 16 tuntia myöhemmin niiden nopeus oli enää 11 prosenttia suurempi kuin atomien.

”Ilmeisesti strontiumionit antavat neutraaleille natriumatomeille vetoapua”, arvelee kansainvälistä tutkimusta johtanut Eberhard Wiehr Göttingenin yliopistosta.

Se saattaa johtua kasvaneesta hiukkastiheydestä, joka kasvattaa törmäysten todennäköisyyttä. ”Lisäksi protuberanssin virtauksissa on saattanut tapahtua muutoksia 16 tunnin aikana”, Wiehr lisää.

Nopeammat ionit liikkuvat magneettikentän värähtelyjen tahdissa. Sen ansiosta protuberanssi pääsee kohoamaan korkealle, vaikka gravitaatio kiskoo plasmaa kaiken aikaa takaisin Auringon ”pinnalle”. Kentässä esiintyvät vaihtelut johtuvat virtauksista syvemmällä Auringon sisuksissa. Varatut ionit seuraavat orjallisesti magneettikentän vaihteluita, mutta atomit pysyvät mukana vain ionien törmäysten välityksellä.

Tutkimuksesta kerrottiin Göttingenin yliopiston uutissivuilla ja se on julkaistu Astrophysical Journal -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuvat: Tenerife Observatory (otsikkokuva) ja Hinode JAXA/NASA

Unohtuiko maaliskuinen superkuu?

Täysikuu

Viime yönä Kuu kumotti yötaivaalla taas täytenä. Samalla illanvirkut saivat ihastella superkuuta. Tällä kertaa media tuntui unohtaneen spektaakkelin kokonaan.

Superkuu valaisee öistä maisemaa, kun täysikuu sattuu ajanhetkeen, jolloin kiertolaisemme on lähimpänä Maata. Keskimäärin Kuun etäisyys Maasta on 384 400 kilometriä, mutta se vaihtelee 356 500 ja 406 700 kilometrin välillä. Vaihtelua on siis yli 50 000 kilometriä.

Vaihteleva etäisyys vaikuttaa sekä Kuun kirkkauteen että näennäiseen kokoon. Superkuu on vajaan kolmanneksen kirkkaampi ja 14 prosenttia suurempi kuin ratansa etäisimmässä pisteessä kärvistelevä Kuu.

Kai huomasitte? Ei se mitään, moista eroa on käytännössä mahdoton huomata paljain silmin – miten Kuuta voisi vertailla itsensä kanssa? Kuun kirkkauteen vaikuttaa sen korkeus taivaalla – lähellä horisonttia se on himmeämpi kuten Aurinkokin – ja myös koko näyttää vaihtelevan korkeuden mukana.

Jälkimmäinen ominaisuus on näköharha, mutta taivaanrannan takaa kohotessaan Kuu näyttää aina paljon suuremmalta kuin keskitaivaalla loistaessaan.

Superkuuhumpuukin soisikin unohtuvan pelkästään jo siitä syystä, että koko käsite on peräisin astrologeilta.

Harvinaiset taivaanilmiöt ovat toki kiinnostavia, vaikka eivät merkittäviä olisikaan. Superkuun erikoislaatuisuutta kuvaa se, että viimeöinen superkuu oli vuoden viimeinen. Tosin superkuuta saattoi ihailla myös kuluvan vuoden tammi- ja helmikuussa.

Kuva: Markus Hotakainen

Japanilainen sääsatelliitti kuvasi joulukuisen jättimeteorin

Kamtšatkan meteori Himawarin kuvaamana

Juuri nyt Teksasissa meneillään olevassa planeettatutkijakokouksessa kerrottiin viime joulukuussa Maahan törmänneestä suuresta kappaleesta. Nyt sen törmäyksestä on löytynyt kuva: japanilainen sääsatelliitti Himawari sattui ottamaan kuvansa juuri oikeaan aikaan.

18. joulukuuta 2018, siis noin kolme kuukautta sitten, iskeytyi suurehko avaruudesta tullut kappale Maan ilmakehään. Sen suhteellinen nopeus maapallon suhteen oli 32 km/s,eli huimat 115 200 km/h, ja se osui noin seitsemän asteen kaltevuuskulmassa Beringin meren kohdalle.

Tapauksesta kertoi Nasan mahdollisesti Maata uhkaavia pienkappaleita tutkivan ohjelman johtaja Kelly Fast sunnuntaina pidetyssä lehdistötilaisuudessa.

Kappale räjähti Fastin mukaan noin 25,6 kilometrin korkeudessa Kamtšatkan niemimaan päällä noin kymmenen Hiroshiman ydinpommin voimalla.

Se havaittiin kyllä saman tien ohjuksia ja ydinräjäytyksiä valvovilla laitteilla, mutta koska räjähdys tapahtui korkealla ja hyvin harvaan asutulla alueella, ei siitä tullut suurta uutistapausta.

Tilanne oli siis päinvastainen kuin kuusi vuotta sitten, jolloin Tšeljabinskin päällä räjähti samankaltainen kappale. Se näkyi, tuntui ja kuului laajalti suurkaupungin alueella, ja siitä kiertää netissäkin paljon huimia kuvia ja videoita (niistä on hyvä kooste tässä).

Vaikka Maan päältä ei joulukuun törmäystä tiettävästi havaittu, löytyi meteorin aiheuttama kaasuvana juuri sopivaan aikaan kuvansa ottaneen japanilaisen Hinawari-sääsatelliitin kuvasta – kun sitä osattiin oikein etsiä. Kuvassa meteorin ilmakehän läpi syöksyessään synnyttämä pilvi näkyy oranssina viiruna. Isokokoinen versio kuvasta on täällä.

Tämä törmäys oli todennäköisesti toiseksi suurin kosminen törmäys 30 vuoteen. Vain Tšeljabinskin tapaus oli tätä suurempi. Arvion mukaan tässä joulukuisessa räjähdyksessä vapautui "vain" noin 40% energiasta, jonka Tšeljabinskin törmääjä sai aikaan räjähtäessään palasiksi.

Tällaisia törmäyksiä tapahtuu vain pari kertaa vuosisadassa. Suurempia kappaleita pystytään nykyisin havaitsemaan varsin hyvin, mutta näiden viimeaikaisten törmääjien kaltaisia kappaleita on vaikea löytää ennalta.

Joka tapauksessa niiden törmäysten estämiseksi on käytännössä mahdotonta tehdä mitään nykytekniikalla – eikä helposti kuviteltavissa olevallakaan. Niinpä avaruusjärjestöt keskittyvät parantamaan laitteistojaan, joilla pyritään löytämään ennalta kohti Maata tulevia kappaleita.

Jos esimerkiksi Tšeljabinskissa olisi tiedetty tulevasta törmäyksestä vähänkin etukäteen, olisi asukkaita ennätetty evakuoimaan tai ainakin kehottaa pysymään poissa ikkunoiden äärestä törmäyksen tapahtuessa. Suurin osa henkilövahingoista syntyi siitä, kun kummallisen äänen alettua ja etenkin väläyksen jälkeen ihmiset menivät ikkunan ääreen: pienellä viiveellä saapunut paineaalto rikkoi silloin ikkunan ja sinkosi lasinpalat päin ihmisiä.

Kuuntele avaruuden uhkia käsittelevä Tiedeykkönen

 

Tämän jutun kirjoittaja teki 8.2.2019 lähetetyn Tiedeykkösen ohjelman Avaruusturvallisuudesta, eli erilaisista avaruudesta Maahan kohdistuvista uhista sekä siitä, miten niitä vastaan voidaan varautua.

Haastateltavana ohjelmassa on Euroopan avaruusjärjestön Space Safety -osastossa työssä oleva Juha-Pekka Luntama. Jutussa kerrotaan myös kosmisista törmäyksistä; Nasan ohella myös ESA tutkii niitä.

Kuuntele ohjelma Yle Areenassa.

Revontulihälytys – AR2734 röyhtäisi kohti meitä

Revontulia Tromssassa 3.3.2019

Aurinko on parhaillaan varsin rauhallinen, lähes pilkuton, mutta sen pinnalla on silti pieni, mutta yllättävän aktiivinen pilkkuryhmä nimeltä AR2734. Se purkautunut ja Maata kohden sinkoutunut varattujen hiukkasten pilvi saanee aikaan revontulia lähipäivinä.

Mitään hurjaa näytelmää ei todennäköisesti ole tulossa, mutta revontulten todennäköisyys on selvästi koholla ja yllätyksiä saattaa tulla. Myös eteläisessä Suomessa kannattaa olla varuillaan kauniiden taivasmaisemien varalta.

AR2734 purkautui ensimmäisen kerran 8. maaliskuuta, ja tästä tullut koronan massapurkaus menee hyvin läheltä ja kenties osittain osuu maapalloon koska tahansa. Se saattaa saada aikaan revontulia jo tänään, mahdollisesti myös parina seuraavana iltana ja yönä.

Amerikkalaisen NOAAn ennuste lupaa 55% todennäköisyyttä kohtalaiselle G1-luokan geomagneettiselle myrskylle.

Myös Ilmatieteen laitoksen Avaruussääennuste sanoo, että "koronan massapurkauksen odotetaan saavuttavan Maan tänään tai huomenaamulla. On mahdollista, että osuma synnyttää lieviä geomagneettisia myrskyjä. Tämän vuoksi revontulten todennäköisyys on kohtalainen. Ennusteeseen liittyy epävarmuuksia tarkan saapumisajankohdan sekä vaikutuksen voimakkuuden suhteen."

Auringon aktiivisuusalue AR2734 SDO:n kuvaamana

AR2734 (yllä SDO-luotaimen kuvaamana) purkautui uudelleen eilen 10.3. ja tästä ulos avaruuteen singahtanut pilvi saanee aikaan hieman kohonnutta revontuliaktiivisuutta myös lähipäivinä.

Ilmatieteen laitos toteaa tiedotteessaan kuitenkin, ettei avaruussäähän merkittävästi vaikuttavia muita tekijöitä esiinny tällä hetkellä, "joten massapurkauksen mentyä ohi avaruussää palaa takaisin tavanomaiseen tilaan."

Kannattaa muistaa, että Lapissa ja muualla pohjoisessa revontulia näkyy yleensä myös silloin, kun avaruussäätilanne on yleisesti ottaen rauhallinen. Esimerkiksi otsikkokuvassa on Norjan Tromssassa toissa viikonloppuna näkyneitä upeita revontulia.

Dragon 2 palasi Maahan – koelento onnistui erinomaisesti

Dragon 2 laskuvarjojen varassa

Automaattisesti lentänyt, mutta jo seuraavalla lennollaan astronautteja mukanaan kuljettava SpaceX -yhtiön Dragon 2 -avaruusalus palasi hetki sitten takaisin Maahan koelennoltaan.

Dragon loiskahti Atlantin valtamereen täsmälleen suunniteltuun aikaan, eli klo 15.45 Suomen aikaa.

Ennen laskeutumista tänään astronautit sulkivat luukut aluksen ja Dragonin välillä eilen illalla klo 19.25 Suomen aikaa (kaikki jutussa olevat ajat ovat Suomen aikaa), ja alus irtosi telakointiportista tänään aamulla klo 9.31.

Sen jälkeen alus etääntyi avaruusasemasta ja klo 14.48 Dragonin alaosa, sen huoltomoduuli irrotettiin. Tämän jälkeen alus hidasti ratanopeuttaan maahanpaluuta varten omilla, aluksen sivulla olevilla rakettimoottoreilla, jotka toimivat 15 minuuttia ja 25 sekuntia. Tämän polton seurauksena alus alkoi pudota hyvin jyrkästi alaspäin ja saapui pian ilmakehän yläosiin.

Aluksen huoltomoduuli jäi vielä kiertämään Maata, mutta se putoaa alas ja tuhoutuu ilmakehän kitkakuumennuksessa kokonaan myöhemmin. Se ei jää siis avaruusromuksi taivaalle.

Maahanpaluun kriittisin vaihe alkoi klo 15.33, kun ilmanvastus kuumensi aluksen alaosaa ja yhteys siihen meni poikki vähäksi aikaa alusta ympäröineen kuuman plasman vuoksi. Ensimmäiset laskuvarjot avautuivat klo 15.41 ja ne vetivät auki neljä varsinaista päävarjoa. Nämä punavalkoiset varjot hidastivat putoamisnopeutta ja alus osui rauhallisesti Atlantin aaltoihin klo 15.45.

Dragon 2 meressä
Kapselia nostetaan merestä laivaan

Dragonin laskeutumispaikka oli noin 320 km koilliseen Cape Kennedystä Atlantin valtameressä. SpaceX oli lähettänyt paikalle aluksen, jonka tehtävänä on poimia alus kyytiinsä ja missä on jo tilat myös myöhemmillä lennoilla palaaville astronauteille. Heille voidaan tehdä aluksella myös ensimmäinen lääkärintarkastus.

Välittömästi laskeutumisen tapahduttua aluksen luokse kiirehti kaksi pikavenettä, joiden mukana oli sukeltajia, jotka irrottivat ensimmäisenä laskuvarjot aluksesta ja tarkistivat, että se pysyi pinnalla.

Laskeutumisessa oli monessa mielessä historiallista havinaa, sillä paitsi että kyseessä oli ensimmäinen uuden ajan avaruusaluksen koelento ja siten ensimmäinen sellaisen laskeutuminen. oli kyseessä myös ensimmäinen amerikkalaisen, astronauttien kuljettamiseen tarkoitetun aluksen laskeutuminen mereen sitten Apollo-alusten.

Apolloihin liittyen kiinnostava asia on myös se, että tätä ennen edellinen kerta, kun miehitetty alus loiskahti Atlanttiin, oli Apollo 9, joka oli lennossa juuri nyt 50 vuotta sitten. Se palasi Maahan 13. maaliskuuta 1969.

Lisäksi Dragon 2 oli ensimmäinen amerikkalainen automaattisesti avaruusasemaan telakoitunut alus. Tätä ennen vain venäläiset Sojuz- ja Progress-alukset sekä eurooppalainen ATV-avaruusrahtari ovat telakoituneen automaattisesti – toki siten, että ihmiset ovat valvoneet telakoinnin sujumista.

Dragon 2 kiinnitettynä avaruusasemaan

Tämän jälkeen SpaceX ja Nasa käyvät tarkasti läpi lennon aikana kerätyt tiedot ja päättävät seuraavasta lennosta, jolloin mukana on myös kaksi astronauttia. Tietoja lennolta saatiin myös Ripley-nimiseltä nukelta, joka oli erilaisten sensorien kanssa avaruuspuvussa aluksen istuimessa.

Ennen miehitettyä lentoa on kuitenkin vuorossa jännittävä koelento, missä nyt Maahan palannut alus laukaistaan Falcon 9 -kantoraketilla uudelleen lentoon. Avaruuteen nousemisen sijaan aluksella tehdään testi, missä se irtoaa raketista kesken lennon ja laskeutuu sen jälkeen alas laskuvarjojen varassa. Näin testataan aluksen toimiminen hätätilanteessa; jos rakettiin tulee kesken lennon toimintahäiriö, pitää astronauttien voida irrota siitä ja pystyä palaamaan takaisin turvallisesti (vaikka ei kovin mukavasti).

Jos kesäkuuksi suunniteltu koe sujuu hyvin, on miehitetty lento vuorossa heinäkuussa. Douglas Hurley ja Robert Behnken tekevät silloin Dragonilla kaksiviikkoisen koelennon, jonka jälkeen vasta alus otetaan virallisesti käyttöön. Ensimmäinen "tavallinen" miehistölento asemalle voi tapahtua siten jo tämän vuoden lopussa.

Sisäkuva Dragonista avaruudessa

Dragon 2 saapui avaruusasemalle – koelento on sujunut kuin unelma

Dragon 2 lähestyy avaruusasemaa

SpaceX:n Dragon 2 -avaruusalus on saapunut Kansainväliselle avaruusasemalle. Kyseessä on merkittävä askel kohti sitä, että uuden sukupolven avaruusalukset tulevat viimein käyttöön.

Eilen laukaistu Dragon 2 on toiminut avaruudessa moitteetta. Sen 27 tuntia kestänyt kipuaminen korkeammalle kiertoradalle päättyi juuri, kun alus kiinnittyi Kansainvälisen avaruusaseman Harmony-moduulissa olevaan telakointiporttiin.

Dragon 2:n telakoitumisportti on aluksen nokassa, ja sitä laukaisun aikana suojannut kartio oli kauniisti käännettynä sivuun.

Kyseessä on uuden aluksen testilento, ja matkan aikana on tehty lukuisia kokeita sen systeemeille. Eräs tärkeimmistä tehtävistä oli avaruusasemalle saapuminen.

Dragon 2 on jo usean vuoden ajan käytössä olleen Dragon-rahtialuksen uusi versio, joka pystyy kuljettamaan myös astronautteja. Toinen olennainen ero on aluksen tapa telakoitua avaruusasemaan: siinä missä aikaisempi Dragon saapui vain aseman luokse ja astronautit kiinnittivät sen asemaan robottikäsivarrella, lähestyy ja kiinnittyy Dragon 2 itse automaattisesti.

Samaan kohtaan asemaa telakoituivat aikanaan myös avaruussukkulat, mutta telakointiportti on vaihdettu uuteen. Portissa ja sen ympärillä on myös laitteita, jotka auttavat alusta telakoitumisessa; lisäksi Dragon 2 käyttää lähestymisessään apuna lasereita, lämpökameroita ja GPS-paikantimia.

Lähestyminen ja telakoituminem tapahtuvat asemalla olevien avaruuslentäjien valvovan silmän alla. Jos jokin menee pieleen, he voivat keskeyttää lähestymisen ja komentaa aluksen siirtymään turvallisen matkan päähän. Tätä mahdollisuutta myös testattiin lähestymisen aikana ja siksi alus pysähtyi kesken lähestymisensä sekä peruutti odottamaan noin 180 metrin päähän.

Nähtävästi tänään kaikki sujui suunnitellusti, sillä Dragon 2 saapui aseman luokse sunnuntaina aamupäivällä ja oli kilometrin päässä siitä klo 11.26 Suomen aikaa. Hieman tämän jälkeen astronautti David Saint-Jacques ilmoitti näkevänsä aluksen myös silmin.

Sen jälkeen alus lähestyi uudelleen asemaa, odotti noin 20 metrin päässä, sitten lennonjohto päätti odottaa auringonlaskua (jotta sen valo ei haittaa lähestymislaitteita), ja lopulta klo 12.51 Suomen aikaa Dragon 2 telakoitui asemaan.

Astronautit Dragonin sisällä

Kunhan liitos aseman ja Dragonin välillä oli tarkistettu, avattiin niiden välissä oleva luukku klo 15.07 Suomen aikaa. Astronautit Anne McClain ja Saint-Jacques siirtyivät sitten varovasti aluksen sisälle kaasunaamarit kasvojensa suojana siltä varalta, että aluksen sisällä olisi ollut joitain mahdollisesti irti päässeitä kappaleita tai ilma olisi ollut huonolaatuista.

Näin ei ollut, mutta he ottivat näytteitä aluksen sisäilmasta tarkempia tutkimuksia varten.

Olisi hauska tietää olisiko Dragonin sisällä uuden auton tuoksua – ja testaavatko astronautit jossain vaiheessa aluksen istuimia (todennäköisesti).

Nyt Dragonin toimintaa tarkkaillaan, kun se on osana avaruusasemaa. Aluksen sisällä on myös avaruusasemalle vietävää rahtia, jota astronautit purkavat.

Paluumatkalleen uusi alus lähtee perjantaina, jolloin on edessä seuraava jännittävä lennon vaihe: syöksyminen läpi ilmakehän kitkakuumennuksen liekkien, leijuminen laskuvarjojen varassa alaspäin ja molskahdus Atlantin aaltoihin lähelle paikkaa, mistä matka alkoi eilen lauantaina.

Dragon 2 laukaistiin onnistuneesti - uusi aika avaruuslennoissa häämöttää

Crew Dragon telakoitumassa avaruusasemaan

SpaceX -yhtiö laukaisi juuri onnistuneesti matkaan ensimmäisen miehitettyihin lentoihin soveltuvan aluksensa. Nyt vielä ilman astronautteja lentävä alus telakoituu avaruusasemaan huomenna sunnuntaina.

Laukaisu näyttää olleen täydellinen: Falcon 9 nousi lentoon klo 9.49 Suomen aikaa Floridan yötaivaalle ja kun laukaisusta oli kulunut noin 11 minuuttia, eli kello 10 Suomen aikaa, oli Dragon 2 -kapseli kiertämässä Maata. Hieman sitä ennen kantoraketin ensimmäinen vaihe oli laskeutunut takaisin myrskyävällä Atlantilla olevan lavetin päälle.

Nyt SpaceX:n ja Nasan tiimit pääsevät kunnolla lennon varsinaisen tehtävän kimppuun: aluksen testaamiseen avaruudessa. Sen moottoreita käytetään, sitä käännellään ja kieputellaan, ja ennen kaikkea, sen kaikkia toimia seurataan tarkasti.

Ellei mitään ihmeellistä ilmene, telakoituu Dragon 2 Kansainväliseen avaruusasemaan noin klo 13 Suomen aikaa huomenna sunnuntaina.

Telakoituminen on lennon seuraava todella jännä vaihe, koska tällä kerralla alus kiinnittyy aseman telakointiporttiin itsekseen, automaattisesti. Tähän saakka miehittämättömät, asemalle rahtia kuljettaneet Dragon-alukset ovat tulleet aseman luokse, minkä jälkeen astronautit ovat kiinnittäneet ne asemaan robottikäsivarrella.

Koska kyseessä on koelento, tehdään tämä ensimmäinen telakoituminen hyvin varovasti ja rauhallisesti.

Dargon 2 lähtee lentoon

Dragon 2 nousi matkaan lähes täsmälleen 50 vuotta sen jälkeen, kun Apollo 9 -lento nousi lentoon samalta laukaisualustalta testaamaan ensimmäisen kerran kuumoduulia Maan kiertoradalla.

Tämä koelento kestää suunnitelman mukaan kuusi vuorokautta. Dragon 2 viettää avaruusasemalla viisi vuorokautta ja lähtee paluumatkalleen perjantaina 8. maaliskuuta. Aikataulun mukaan laskeutuminen mereen Floridan rannikon tuntumaan tapahtuu perjantaina klo 15.45 Suomen aikaa.

Tarkemmin lennosta ja aluksesta kerrotaan eilen julkaistussa jutussamme (linkki alla).