Hubble-avaruusteleskoopin ja Havaijilla sijaitsevan kymmenmetrisen Keck-kaukoputken havainnot paljastavat, että LEDA 1313424 -galaksiin on osunut toinen, pienempi galaksi. Kosmisessa aikaskaalassa törmäys on tapahtunut ihan äskettäin, vain noin 50 miljoonaa vuotta sitten.

Kolaroinnin seurauksena lempinimellä ”Napakymppigalaksi” tunnetun tähtijärjestelmän ympärillä ja sisällä on kaikkiaan yhdeksän samankeskistä rengasta. Sen lisäksi siitä kurkottaa ohut, mutta hyvin pitkä, noin 130 000 valovuoden mittainen kaasukieleke törmäyksen toiseen osapuoleen, kuvassa nuolella merkittyyn sinisävyiseen kääpiögalaksiin. 

Vastaavia rengasmuodostelmia tunnetaan muissakin galakseissa, mutta aiemmin tunnetuissa tapauksissa niitä on havaittu enimmillään kolme. Yhdeksän rengasta on siis uusi ennätys. 

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)

Vaikka ilmiö on yksi Albert Einsteinin kehittämän yleisen suhteellisuusteorian ennusteista, reilumpaa olisi nimittää sitä Einsteinin-Chwolsonin renkaaksi. Vuonna 1924 venäläis/neuvostofyysikko Orest Chwolson julkaisi Astronomische Nachrichten -tiedelehdessä artikkelin, jossa tarkasteli gravitaation aiheuttamaa ”haloilmiötä”.

Suhteellisuusteorian ensimmäinen vankka todiste oli valon taipuminen Auringon gravitaation vaikutuksesta. Vuonna 1919 Arthur Eddingtonin johdolla kuvattiin täydellistä auringonpimennystä, jolloin Kuun peittämän Auringon lähellä erottuneiden tähtien paikat näyttivät hieman muuttuneen teorian ennustamalla tavalla.

Hubblen kuvassa valoa taivuttaa Auringon sijasta renkaan keskellä oleva galaksi. Sitä ympäröi paljon kaukaisemman, yli 11 miljardin valovuoden etäisyydellä sijaitsevan galaksin vääristynyt kuvajainen. Kun galaksin valo aloitti ammoin pitkän taivalluksensa, maailmankaikkeudella oli ikää vain noin 2,5 miljardia vuotta. 

Tällaisten gravitaatiolinssien avulla pystytään tarkastelemaan hyvin kaukaisia tähtijärjestelmiä, joita ei muuten saataisi suurillakaan kaukoputkilla erottumaan kuin pieninä utuläikkinä. 

Harvoinpa tulemme ajatelleeksi, että Aurinko ja sitä kiertävä maapallo kiitävät eteenpäin radallaan Linnunradan keskustan ympärillä noin 250 kilometrin sekuntinopeudella. Siis noin 900 000 kilometriä tunnissa.

Galaktinen vuotemme – siis yksi kierros kotigalaksimme keskustan ympärillä – kestää lähteestä ja näiden arviosta riippuen noin 220-250 miljoonaa vuotta. 

Dinosaurukset on arvioitu kehittyneen jopa 235 miljoonaa vuotta sitten triaskaudella. Dinosaurusten huippukautena pidetään kuitenkin liitukautta, joka oli noin 146-65,5 miljoonaa vuotta sitten.

Voidaan siis olla melko varmoja siitä, että hirmuliskot elivät huippuvuosiaan toisella puolen galaksia.

Tunnetuin liitukauden hirmulisko oli useiden tuntema Tyrannosaurus Rex. Mutta jouluisampana (ainakin nimeltään) oleva hirmulisko oli Euroopassa elellyt Mantellisaurus.

Joulumantelin mukaan Mantellisaurusta ei kuitenkaan nimetty, vaan Iguanadonttien suvun (johon Mantellisauruskin kuuluu) löytäjän, Gideon Mantellin, mukaan.

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.

Tähden silpoutumista kutsutaan vuorovesihajoamiseksi (tidal disruption event eli TDE). Mustan aukon valtaisa gravitaatio kohdistuu lähelle ajautuneen tähden eri osiin erilaisilla voimakkuuksilla, jolloin tähti repeytyy hajalle.

"Kutakuinkin vasta kuluneen vuosikymmenen aikana olemme pystyneet erottamaan TDE-tapaukset muista galaktisista ilmiöistä. Uusi malli antaa meille perusteet ymmärtää näitä harvinaisia tapahtumia", kertoo Enrico Ramirez-Ruiz, joka toimii professorina sekä Kalifornian yliopistossa (Santa Cruz) että Kööpenhaminan yliopistossa.

Useimpien galaksien keskellä piileksivä musta aukko elelee hissuksiin eikä ime ainetta sisuksiinsa. Siksi niiden lähettyviltä ei myöskään tule säteilyä. TDE-tapaukset ovat harvinaisia, sillä tyypillisessä galaksissa sellainen tapahtuu vain noin 10 000 vuoden välein. Jos mustaan aukkoon kuitenkin päätyy tähti, se "ylensyö" ja lähettää voimakasta säteilyä.

"On mielenkiintoista nähdä, miten aine kulkeutuu mustaan aukkoon äärimmäisissä olosuhteissa", toteaa tutkimusta johtanut apulaisprofessori Jane Lixin Dai.

"Mustan aukon ahmiessa tähden kaasua vapautuu suuri määrä säteilyä. Kun havaitsemme tuota säteilyä, se auttaa meitä ymmärtämään fysiikkaa ja määrittämään mustan aukon ominaisuuksia. Siksi TDE-tapausten metsästys on äärimmäisen kiinnostavaa."

Vaikka kaikki tapaukset noudattavat oletettavasti samanlaista fysiikkaa, toistaiseksi havaituissa parissa tusinassa kohteessa niiden ominaisuuksissa on todettu esiintyvän suuria vaihteluja.

Jotkut lähettävät pääasiassa röntgensäteilyä, joistakin puolestaan tulee enimmäkseen näkyvää valoa ja ultraviolettisäteilyä. Teoreettisesti tällaista vaihtelua on ollut hankala ymmärtää ja sen pohjalta on ollut vaikea laatia yhtenäistä mallia.

Niin sanotuissa "markettikaukoputkissa" lupaillaan jopa 1000-kertaisia suurennuksia, mutta käytännössä moisista lukemista ei ole mitään iloa. Näkökenttä menee tuhruksi jo paljon pienemmilläkin kertoimilla.

Suurennus ei edes ole kaukoputken keskeisin ominaisuus, vaan kyky kerätä mahdollisimman paljon valoa. Esimerkiksi Euroopan eteläinen observatorio ei parhaillaan rakenna Andeille Extremely Large Telescope -jättiläiskaukoputkea, jotta tähtitieteilijät saisivat käyttöönsä entistä isompia suurennuksia.

Syynä on se, että 39-metrinen mosaiikkipeili kerää valoa yli 250 kertaa enemmän kuin esimerkiksi Hubble-avaruusteleskoopin 2,4-metrinen pääpeili.

Höveliäisyydessään luonto on järjestänyt tutkijoille myös ”luomuteleskooppeja”, joilla pystytään tekemään havaintoja maailmankaikkeuden kaukaisimmista kohteista.

Suurten galaksijoukkojen vetovoima taivuttaa kauempana olevien kohteiden valoa, ja sopivissa olosuhteissa etäiset galaksit ja kvasaarit näkyvät monin verroin todellista suurempina ja kirkkaampina.

Albert Einsteinin ennustama ilmiö onnistuttiin näkemään ensimmäisen kerran 99 vuotta sitten, kun täydellisen auringonpimennyksen aikana otetuissa kuvissa Auringon lähellä erottuvat tähdet näyttivät hieman siirtyneen.

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.

Jokseenkin yhtä kaukaa, yli 13 miljardin valovuoden etäisyydeltä, tunnetaan muitakin kehittymässä olevia galakseja, mutta pienen kokonsa ja suuren etäisyytensä takia ne erottuvat vain himmeinä punaisina valopisteinä.

"Toistaiseksi emme tunne ainuttakaan toista näin kaukaista galaksia, jonka ulottuvuuksista olisi saatu tietoa", toteaa Brett Salmon STScI-tutkimuslaitoksesta (Space Telescope Science Institute). "Tarkastelemalla gravitaatiolinssin vaikutuksia galaksista muodostuvaan kuvaan pystyimme määrittämään sen koon ja muodon."

Albert Einsteinin ennustaman gravitaatiolinssi-ilmiön ansiosta hyvin kaukaisia kohteita pystytään tarkastelemaan yllättävällä tarkkuudella. Kun etäisen kohteen valo kulkee lähempänä olevan galaksin läheltä, vetovoima taivuttaa valonsäteitä ja "zoomaa" kaukoputkessa näkyvän kuvan suuremmaksi ja kirkkaammaksi.