meteoroidit

Suomalaiset mukana tutkimuksessa: Lähiasteroidien kohtalo selvisi

Ke, 02/17/2016 - 21:15 Markus Hotakainen
Maa ja lähiasteroideja

Aiemmin luultiin, että suurin osa potentiaalisesti vaarallisista lähiasteroideista ja -komeetoista (near-Earth objects, NEO) eli Maan radan tietämille tulevista pienkappaleista päätyy lopulta Aurinkoon. Luulo ei taaskaan ollut tiedon väärti.

Tuoreen tutkimuksen mukaan kappaleet tuhoutuvat jo selvästi kauempana Auringosta. Uusi tulos tuo selvyyden moniin hämmentäviin havaintoihin, joita viime vuosina on tehty.

Helsingin yliopiston tutkijan Mikael Granvikin johtaman kansainvälisen ryhmän alkuperäisenä tavoitteena oli muodostaa lähikappaleiden populaatiosta malli, joka on tarpeen suunniteltaessa tulevia kartoituksia ja luotainlentoja. Malli kuvaa kappaleiden kiertoratojen jakaumaa ja antaa arvion erikokoisten kappaleiden lukumääristä.

Valtaosa lähikappaleista on peräisin Marsin ja Jupiterin ratojen välillä olevalta asteroidivyöhykkeeltä. Yksittäisten asteroidien radat muuttuvat hitaasti, kun Aurinko lämmittää niiden pintaa ja lämpö karkaa epätasaisesti avaruuteen. Asteroidien liikkeisiin vaikuttavat vetovoimillaan myös jättiläisplaneetat Jupiter ja Saturnus.

Jos asteroidin radan lähin piste on alle 1,3 tähtitieteellisen yksikön (Maan ja Auringon keskietäisyys) päässä Auringosta, se luokitellaan lähikappaleeksi. 

Tutkijaryhmä käytti uutta populaatiomallia kehittäessään CSS-kartoituksessa (Catalina Sky Survey) kahdeksan vuoden aikana kertynyttä havaintoaineistoa. Noin 100 000 kuvasta löytyi lähes 9 000 lähikappaletta. Yksi keskeisiä ongelmia oli selvittää, millaisia asteroideja kartoituksen avulla pystyttiin löytämään.

Jos kaukoputkella ei katsota oikeaan suuntaan oikeaan aikaan eli silloin, kun asteroidi tai komeetta on riittävän kirkas ja liikkuu sopivalla nopeudella, se jää löytymättä. Ryhmä laati mallin, jossa otettiin huomioon havaintotekniikkaan liittyvät valintatekijät, kertynyt aineisto ja ratojen jakaumaa koskevat teoriat.

Mallissa huomattiin kuitenkin ongelma: sen mukaan hyvin lähelle Aurinkoa – alle 10 säteen etäisyydelle – tulevia kappaleita pitäisi olla lähes kymmenen kertaa havaittua enemmän. Vuoden kestäneen laskelmien tarkistuksen jälkeen tultiin tulokseen, että vika ei ollut itse analyysissa vaan sen pohjana olevissa oletuksissa Aurinkokunnan rakenteesta ja radoista.

Mallin todettiin sopivan paremmin havaintoihin, jos lähikappaleiden oletetaan tuhoutuvan lähellä Aurinkoa, mutta kuitenkin paljon ennen törmäämistä siihen. Se edellytti sellaisten asteroidien ”eliminoimista”, jotka näyttivät viipyvän liian pitkään alle kymmenen säteen päässä Auringosta.

"Havainto, että asteroidien täytyy hajota kappaleiksi niiden lähestyessä Aurinkoa, oli yllättävä ja siksi meiltä meni niin pitkään laskelmien varmistamisessa", toteaa Robert Jedicke Havaijin yliopistosta.

Ryhmän tutkimus auttaa selittämään muitakin eroavaisuuksia havaintojen ja Aurinkokunnan pienkappaleiden oletettujen jakaumien välillä. Esimerkiksi tähdenlentoja aiheuttavat meteoroidit muodostavat usein "virtoja", jotka seuraavat niiden alkuperäkappaleen rataa, mutta useimpien Auringon läheisyyteen tulevien virtojen emokappaleita on ollut vaikea tunnistaa.

Uusien tulosten mukaan kappaleet ovat hajonneet kokonaan joutuessaan liian lähelle Aurinkoa, jolloin jäljelle on jäänyt ainoastaan niistä irronneiden meteoroidien virta. 

Samalla huomattiin, että tummat asteroidit tuhoutuvat kauempana Auringosta kuin vaaleat. Se puolestaan selittää aiemmin tehdyt havainnot, että lähemmäs Aurinkoa päätyvät lähikappaleet ovat kirkkaampia kuin kauempana pysyttelevät. Havainto viittaa siihen, että tummat kappaleet hajoavat helpommin, koska niiden koostumus ja rakenne ovat erilaiset kuin vaaleiden kappaleiden.

"Ehkä kiehtovin tutkimuksesta saatu tulos on, että nyt on mahdollista testata asteroidien sisäosia koskevia malleja yksinkertaisesti tarkkailemalla niiden ratoja ja kokoja. Se on todella merkittävää ja täysin odottamatonta, kun aloimme laatia uutta NEO-mallia", sanoo Granvik.

Tutkimuksesta kerrottiin Helsingin yliopiston uutissivuilla ja se julkaistaan Nature-tiedelehdessä.

Kuva: ESA/P. Carril

 

Yön valaisevat pilvet

La, 06/13/2015 - 19:14 Markus Hotakainen

Kesä on lomakautta myös tähtiharrastajille. Öisellä taivaalla näkyy eteläisessäkin Suomessa vain muutama tähti eikä Aurinko laske Suomen pohjoisosissa lainkaan. Silti taivaalle kannattaa tähyillä, sillä tarjolla on jotain sellaista, mitä ei muulloin voi nähdä: valaisevia yöpilviä.

Toisin kuin tavalliset ala-, keski- ja yläpilvet, jotka helposti pilaavat aurinkoisena alkaneen kesäpäivän, valaisevista yöpilvistä ei ole haittaa sen kummemmin päivällä kuin yölläkään. 

Toisaalta niiden esiintymistä on mahdoton ennustaa: siksi silmät kannattaa pitää auki tunti tai pari auringonlaskun jälkeen. Pohjoisen suunnalla saattaa näkyä vaaleita haituvia, jotka muistuttavat tavallisia yläpilviä, mutta ovat paljon niitä korkeammalla.

Pohjoiset leveysasteet ovat erityisen otollisia valaisevien yöpilvien näkymisen kannalta. Ensinnäkin niitä esiintyy käytännössä pelkästään meikäläisen kesän aikana, eniten kesä–heinäkuussa. Silloin olosuhteet ovat mesopaussissa eli noin 80 kilometrin korkeudella sopivat yöpilvien muodostumiselle.

Valaisevat yöpilvet ovat valaisevia, koska ne ovat muodostuneet jääpeitteisistä pölyhiukkasista. Kesäaikaan pilvien syntykorkeudella lämpötila laskee alle 120 pakkasasteen. Silloin yläilmakehän vähäinen kosteus voi tiivistyä pölyhiukkasten pinnalle kimmeltäväksi kuuraksi, joka heijastaa hyvin auringonvaloa.

Siitä päästäänkin toiseen syyhyn, miksi kesäaika on valaisevien yöpilvien näkymisen kannalta sopiva. Aurinko on silloin "pimeän" eli käytännössä hämärän aikaan melkein koko yön sellaisella korkeudella, että se paistaa yöpilviin, vaikka maanpinnalla valoa on vain vähän.

Kun Aurinko on alle 4–6 astetta horisontin alapuolella, taivas on vielä liian vaalea, jotta yöpilviä näkyisi, ja toisaalta kun Aurinko on yli 16 astetta horisontin alapuolella, ei se enää valaise yöpilviä. 

Vaikka valaisevien yöpilvien keskimääräinen esiintymiskorkeus on 82 kilometriä, niitä voi esiintyä jo 75 kilometrissä, mutta toisaalta jopa 90 kilometrissä. Jääpeitteisten pölyhiukkasten muodostamat pilvilautat voivat olla hyvin suuria, yli miljoona neliökilometriä eli kolme kertaa Suomen pinta-alan verran.

Ensimmäisen kerran yöpilvien näkymisestä raportoitiin vuonna 1885, pari vuotta Krakataun räjähdyksen jälkeen. Se antoi osviittaa, mistä on kyse. Osa ilmakehän yläosissa leijuvasta pölystä on peräisin suurista tulivuorenpurkauksista, osa Maan ilmakehään syöksyvistä avaruuden kivensiruista ja -murikoista.

Parhaimmillaan kymmenien kilometrien sekuntinopeudella kulkevat meteoroidit alkavat höyrystyä ilman kitkan kuumentamina noin sadan kilometrin korkeudessa ja jokseenkin yöpilvien esiintymiskorkeudella ne höyrystyvät ja hajoavat tulisena tähdenlentona eli meteorina. 

 

 

Viime vuosina valaisevia yöpilviä on näkynyt tavallista enemmän, mikä tutkijoiden mukaan saattaa olla seurausta ilmastonmuutoksesta. Se vaikuttaa alailmakehän lisäksi myös ylempien kerrosten olosuhteisiin, mikä näkyy esimerkiksi juuri valaisevien yöpilvien kannalta suotuisten olosuhteiden yleistymisenä.

Otsikkokuva on otettu Skotlannissa, missä valaisevia yöpilviä näkyy hieman harvemmin kuin Pohjoismaissa. Yllä oleva kuva on puolestaan napattu Kansainväliseltä avaruusasemalta, josta katsottuna yöpilvet jäävät Maata kiertävän rakennuskompleksin alapuolelle.

Kuvat: Markus Hotakainen ja NASA.