eksoplaneetta

Kerroimme eilen sensaatiomaisesta huhusta naapuritähtemme mahdollisesta asumiskelpoisesta kiertolaisesta. Itse planeetasta saadaan lisätietoja elokuun lopulla, mutta jo pelkkä tähtikin kertoo paljon sikäläisistä olosuhteista.

Millaista Proxima Centaurin seutuvilla oikein on?

Itse tähti on paljon Aurinkoa pienempi punainen kääpiö. Ihmissilmin Aurinko näyttäisi samalla etäisyydellä lähes 20 000 kertaa kirkkaammalta.

Auringon paikalle vaihdettuna Proxima taas näkyisi meillä paljon täysikuuta pienempänä, mutta 20 kertaa kirkkaampana.

Saksalainen Der Spiegel -lehti kertoo, että aivan Auringon naapurustosta on löytynyt maankaltainen eksoplaneetta. Lehden saamien tietojen mukaan se kiertäisi Proxima Centauri -tähteä, ja vieläpä sen elämänvyöhykkeellä – eli sopivalla etäisyydellä, jotta sen pinnalla voisi esiintyä vettä, elämän perusraaka-ainetta.

Nimettömiin lähteisiin nojautuva juttu lupaa Euroopan eteläisen observatorion tutkijoiden julkistavan löytönsä elokuun lopulla.

ESOn edustajat eivät suostuneet kommentoimaan asiaa suuntaan tai toiseen uutistoimisto AFP:lle.

Proximan kiertolaisista on saatu aiemminkin vihiä, mutta havainnot ovat aina olleet hyvin epävarmoja. Planeetan tämänkertainenkin todistaminen oli Der Spiegelin tietojen mukaan myös ESOn laitteiden erotuskyvyn rajoilla.

Noin lähellä Maata oleva minkä tahansa kaltainen eksoplaneetta olisi jo itsessään upeaa. Maankaltainen ja mahdollisesti asumiskelpoinenkin planeetta olisi moninkertainen sensaatio.

Proxima on riittävän lähellä, jotta planeettaa tutkimaan voitaisiin periaatteessa lähettää luotain, jolla voisi olla edes teoreettisia mahdollisuuksia päästä perille. Villeimmissä skenaarioissa pitkään tasaisesti kiihdyttävä kevyt luotain voisi päästä perille jo muutamassa kymmenessä vuodessa.

Proxima Centauri on Aurinkoa lähinnä oleva toinen tähti. Sen etäisyys meistä on noin 4,25 valovuotta eli 270 000 kertaa Maan ja Auringon välimatka. Tähti on Aurinkoa paljon pienempi ja kylmempi punainen kääpiö. Se näkyy vain eteläiseltä pallonpuoliskolta, eikä erotu paljain silmin Maasta katsottuna.

Seuraamme tilanteen kehittymistä ja raportoimme uusista tiedoista mahdollisimman pian.

Suomessa planeettahuhusta kertoi ensimmäisenä Tiedetuubi.

Muut jutut aihepiiristä: • (1) Proxima Centaurilla ehkä kiertolainen? • (2) Millainen Proxima Centauri on? • (3) Proximan planeetta varmistettu • (4) Tähti käväisi lähempänä kuin Proxima • (5) Monet tähdet tekevät lähiohituksia •

Otsikkokuva: Christoph Scholz / Flickr

PS. Näsäviisaille tiedoksi: Vaikka Aurinko eittämättä on Maata lähinnä oleva tähti, Proxima Centauri on Aurinkokuntaa lähinnä oleva tähti. Tämän jutun näkökanta on tuo jälkimmäinen. Ja asujana voi olla joku muu kuin ihminen, ja eri kriteereillä.

Orionin tähdistön suunnassa olevaa tähteä kiertävän planeetan "vuosi" on ainoastaan 11 tuntia. Siinä ei vielä ole mitään poikkeuksellista, sillä yhtä lähellä tähteään kiertäviä planeettoja tunnetaan muitakin.

"Tähdellä on ikää ainoastaan kaksi miljoonaa vuotta, joten se on melko äärimmäinen tapaus", toteaa tutkimusta johtanut Christopher Johns-Krull.

"Lopullista varmuutta ei vielä ole, että kyseessä olisi planeetta, sillä sen massasta ei ole tarkkaa tietoa. Havaintojemme mukaan vaikuttaa kuitenkin siltä, että se todella on planeetta."

PTFO8-8695 b on noin 1 100 valovuoden etäisyydellä ja sen massa on korkeintaan kaksinkertainen Jupiterin massaan verrattuna. Kun planeetta kiertää tähteään hyvin lähellä, sen pintalämpötila on korkea, joten se on luokiteltavissa "kuumaksi jupiteriksi".

Sellaisiakin tunnetaan useita, mutta tämän planeetan päivät ovat luetut. Se on todennäköisesti syntynyt kauempana tähdestä, mutta vaeltanut vähitellen etäisyydelle, jolla se on vääjäämättä tuhoutumassa.

Tähden vetovoima raastaa jättiläisplaneetan kaasukehää avaruuteen. Spektritutkimusten perusteella tähden suunnasta tulee ylimäärä vedyn alfa-viivan säteilyä. Tarkempi tutkimus osoitti, että suurin osa siitä on peräisin itse tähdestä, mutta osa kohteesta, joka näyttää kiertävän tähteä.

Kiertoaika osui yksiin tähteä kiertävän planeetan kiertoajan kanssa. Sen massan arvioidaan olevan ainoastaan 3-4 prosenttia tähden massasta, mutta vedyn alfa-viivan valossa planeetta on melkein yhtä kirkas kuin tähti.

"Planeetan pinnalla ei voi olla mitään, mikä saisi aikaan havaitun ilmiön", Johns-Krull arvioi. "Kaasua täytyy olla paljon laajemmalla alueella, missä planeetan vetovoima ei pysty enää pitämään sitä otteessaan. Tähden vetovoima vie voiton ja lopulta kaasu syöksyy tähteen."

Tutkijat eivät toistaiseksi osaa sanoa, kuinka kauan koko planeetan tuhoutuminen kestää, mutta ennen pitkää se katoaa kokonaan.

Tutkimuksesta kerrottiin Rice-yliopiston uutissivuilla ja se on julkaistu Astrophysical Journal -tiedelehdessä.

Kuva: A. Passwaters/Rice University

Huolimatta median hehkutuksesta planeettaa ei ollut tuolloin löydetty eikä sitä ole löydetty vieläkään. Lundin yliopistossa on kuitenkin laadittu tietokonesimulaatio, jonka mukaan Planeetta 9 – sikäli kuin se on olemassa – saattaa olla Auringon kaappaama eksoplaneetta.

"On vähän ironista, että samaan aikaan kun tähtitieteilijät löytävät eksoplaneettoja satojen valovuosien etäisyydellä sijaitsevista järjestelmistä, yksi saattaa piileskellä omalla takapihallamme", toteaa Alexander Mustill Lundin yliopistosta.

Rikoksena kidnappaus on jo vanhentunut, sillä se olisi tapahtunut pian Auringon syntymän jälkeen, noin 4,5 miljardia vuotta sitten. 

Auringon lähimmätkin naapuritähdet ovat nykyisin niin kaukana, että kaappaus ei enää onnistuisi. Aurinko on kuitenkin muinoin syntynyt osana tähtijoukkoa ja sen nuoruudessa tähtiä oli näillä nurkilla paljon tiheämmässä. Silloin planeetat saattoivat siirtyä helpommin tähdeltä toiselle.

Alkuperäisen tähden muut planeetat ovat voineet vaikuttaa Planeetta 9:n rataan siten, että se ajautui hyvin kauas omasta tähdestään. Silloin Aurinko on voinut siepata planeetan kiertämään itseään.

"Kun Aurinko myöhemmin karkasi tähtijoukosta, jossa se oli syntynyt, Planeetta 9 jäi sitä kiertävälle radalle", arvioi Mustill.

Kaappausskenaario on yhtä lailla mallinnus kuin koko Planeetta 9:n olemassaolo: mikään ei ole varmaa. Jos simulaatio vastaa todellisuutta, Aurinkokunnan historian ja erityisesti varhaisvaiheiden tuntemus kasvaa kertaheitolla huimasti. Samalla saataisiin tietoa muista planeettakunnista ja niiden kehityksestä.

"Se olisi käytännössä ainoa eksoplaneetta, jota voisimme tutkia luotaimen avulla", Mustill sanoo.

Simulaatiosta kerrottiin Lundin yliopiston tiedotteessa ja tutkimus on julkaistu Royal Astronomical Societyn Monthly Notices -tiedelehden Letters-osiossa (maksullinen).

Kuva: Caltech/R. Hurt (IPAC)

Maaliskuun puolivälissä The Astrophysical Journal -lehdessä julkaistu tutkimus kertoo tästä omalaatuisesta planeetasta, jota Stephen Kane ja hänen San Franciscon State Universityssä oleva ryhmänsä on tutkinut. 

Planeetta kiertää tähteään erittäin soikealla radalla, jonka eksentrisyys on peräti 0,96. Kyseessä on kaikkein soikeimmalla radalla kiertävä tiedossamme oleva eksoplaneetta. Yksi kierros tähden ympäri radalla kestää 597 Maan vuorokautta.

Radallaan se tulee lähemmäksi tähteään kuin Merkurius kiertää omaa Aurinkoamme, ja kaukaisimmillaan se etääntyy jotakuinkin samalle etäisyydelle kuin Maa on Auringosta. 

Rata on sinällään on omituisen soikea, mutta erityisen omituisen tilanteesta tekee se, että planeetta on kooltaan Jupiterin luokkaa ja sillä on todennäköisesti samankaltainen kaasukehä kuin Jupiterilla. 

Nimellä HD 20782 tunnettu tähti on noin 117 valovuoden päässä Maasta eteläisellä taivaalla sijaitsevassa Sulatusuunin tähdistössä. Kyseessä on Auringon kaltainen pääsarjaan kuuluva tähti, jolla tosin on tämä jättiläisplaneetta ympärillään.

Itse asiassa tähdestä ja sen planeetasta tekee varsin jännittävän myös se, että tähti on varsin avoimen kaksoistähden toinen komponentti, ja sen seuralaistähdelläkin on kaksi planeettaa: siis kaksoistähti, jonka molemmilla tähdillä on planeettoja.

2M1207b on noin neljä kertaa Jupiteria massiivisempi planeetta, joka kiertää noin 170 valovuoden etäisyydellä Maasta sijaitsevaa ruskeaa kääpiötä eli niin sanottua "epäonnistunutta" tähteä. Eksoplaneetan etäisyys tähdestä on noin kymmenen kertaa suurempi kuin Jupiterin etäisyys Auringosta.

Planeetan kaasukehässä on pilvimuodostelmia samaan tapaan kuin Jupiterissa, joten sen kirkkaus vaihtelee riippuen siitä, kuinka vaaleita tai tummia alueita on Maata kohti olevalla pallonpuoliskolla.

Eksoplaneetta löytyi jo kymmenen vuotta sitten ja silloinkin havaintolaitteena oli Hubble-avaruusteleskooppi. Sen kaasukehän lämpötila on niin korkea, 1 200–1 400 celsiusastetta, että pilvistä sataa höyrystyneestä kiviaineksesta kiteytyneitä silikaattisiruja ja metallipisaroita. 

"Korkeammalla kaasukehässä sataa siis lasia, alempana rautaa", selventää Yifan Zhou Arizonan yliopistosta. 

Super-Jupiterin kuumuus johtuu siitä, että sillä on ikää vasta noin 10 miljoonaa vuotta: se on edelleen kutistumassa ja jäähtymässä. Korkean lämpötilan seurauksena planeetta "näkyy" kirkkaimmillaan infrapuna-aallonpituuksilla. 

Hubble-avaruusteleskoopin avulla onnistuttiin ensimmäisen kerran määrittämään super-Maa-luokkaan kuuluvan eksoplaneetan kaasukehän koostumusta ja ominaisuuksia. Se koostuu pääosin vedystä ja heliumista, vesihöyrystä sen sijaan ei näy jälkeäkään.

Planeetta kiertää Kravun tähdistön 55 Cancri -tähteä, jonka etäisyys meistä on noin 40 valovuotta. Se on jo aiemmin saanut lempinimen "Timanttiplaneetta", sillä sen kokoon ja massaan perustuvien mallien mukaan planeetan sisuksissa on runsaasti hiiltä.

"Tulos on hyvin jännittävä, sillä ensimmäisen kerran olemme onnistuneet havaitsemaan spektristä 'sormenjälkiä', jotka kertovat, mitä kaasuja super-Maan kaasukehässä esiintyy", riemuitsee Angelos Tsiaras Lontoon University Collegesta. Tsiaras kehitti havaintojen käsittelyssä käytetyn analyysimenetelmän yhdessä Ingo Waldmannin ja Marco Rocchetton kanssa.

"55 Cancri e:n kaasukehästä tehdyt havainnot viittaavat siihen, että planeetta on onnistunut pitämään otteessaan merkittävän määrän vetyä ja heliumia kaasupilvestä, josta se alun perin muodostui."

Super-Maat ovat oletusten mukaan Linnunradan yleisin planeettatyyppi. Hubble-avaruusteleskoopilla on yritetty aiemmin tutkia kahden muun samaa kokoluokkaa olevan eksoplaneetan – GJ1214b ja HD97658b – kaasukehiä, mutta niistä ei saatu riittävän tarkkoja spektrejä.

55 Cancri e on kuitenkin poikkeuksellinen super-Maaksi, sillä se kiertää hyvin lähellä tähteeän. Vuoden pituus on ainoastaan 18 tuntia ja pintalämpötilan arvellaan olevan noin 2 000 celsiusastetta. 

Havainnot perustuivat planeetan ylikulkuihin tähden editse. Hubblen avulla muodostettiin useita spektrejä, joita käsittelemällä saatiin erotettua tähden ja sitä kiertävän planeetan spektrit. Mittausten mukaan kaasukehässä näyttäisi olevan myös syaanivetyä eli sinihappoa. Se viittaa myös hiilen esiintymiseen planeettaa ympäröivässä kaasukehässä. 

"Havaittu syaanivedyn runsaus viittaisi siihen, että kaasukehässä on hyvin suuri hiilen ja hapen suhde", arvioi 55 Cancri e:n kaasukehän kemiallisen mallin laatinut Olivia Venot.

"Jos syaanivedyn ja muiden molekyylien esiintyminen varmistetaan muutaman vuoden kuluessa uuden sukupolven infrapunateleskoopeilla, se tukisi teoriaa, että tällä planeetalla on runsaasti hiiltä, joten se on hyvin eksoottinen maailma", toteaa puolestaan Jonathan Tennyson. "Tosin syaanivety eli sinihappo on äärimmäisen myrkyllistä, joten se ei ole planeetta, jolla haluaisin asustaa."

Havainnoista kerrottiin Hubblen kotisivuilla ja tutkimus on julkaistu Astrophysical Journal -tiedelehdessä.

Kuva: ESA/Hubble, M. Kornmesser (kuva on visualisointi siitä, miltä planeetta voisi näyttää)

Kansainvälinen tähtitieteen unioni IAU (International Astronomical Union) julisti viime tammikuussa kilpailun, jolla haettiin nimiä eksoplaneetoille. Nyt kisa on ratkennut ja voittajaksi on selviytynyt Australiassa päämajaansa pitävä kansalaistiedeprojekti theSkyNet.

Kilvassa kerättiin erilaisilta organisaatioilta ja oppilaitoksilta nimiehdotuksia, jotka sitten alistettiin kansainväliseen äänestykseen. Äänestyksen kohteena oli 274 nimiehdotusta 45 maasta eri puolilta maailmaa. Määräpäivään eli lokakuun loppuun mennessä ääniä kertyi 573 242 kaikkiaan 182 maasta. 

Voittoisat ehdotukset jakautuivat maantieteellisesti siten, että Pohjois-Amerikasta tuli neljä, latinalaisesta Amerikasta yksi (Meksikosta), Lähi-idästä ja Afrikasta kaksi (Marokosta ja Syyriasta), Euroopasta kuusi (Ranskasta, Italiasta, Hollannista, Espanjasta ja Sveitsistä) sekä Aasiasta ja Tyynenmeren alueelta niin ikään kuusi (Australiasta, Japanista ja Thaimaasta).

Eniten ääniä sai theSkyNetin ehdotus Thestias, joka on nyt Kaksosten tähdistön Polluxia kiertävän planeetan virallinen nimi. Thestias oli Kreikan mytologiassa Polluxin isoisä. Vuonna 2006 löytyneellä planeetalla on kokoa yli tuplasti Jupiteriin verrattunna.

Kilpailulla haettiin nimiä yhteensä 14 tähdelle ja 31 eksoplaneetalle. Mukana oli myös suomalaisia ehdokkaita. Jyväskylän Siriuksen nimiehdotukset 47 Ursae Majoris -tähden kolmelle planeetalle – Päivä, Aamu ja Ilta – nousivat äänestyksessä neljännelle sijalle. 

Voittaneiden ehdotusten tekijät saavat plaketin ja pääsevät lisäksi nimeämään asteroidin omassa Aurinkokunnassamme. Joissakin tapauksissa nimiä jouduttiin hieman muokkaamaan, jotta ne täyttivät niille asetetut kriteerit, mutta se tehtiin yhteistyössä IAU:n ja ehdotuksen jättäneiden kesken.

Ainoastaan yhdessä tapauksessa voittanut nimiehdotus jouduttiin kokonaan hylkäämään, kun se ei ollut sääntöjen mukainen. Tau Bootis -tähteä kiertävälle eksoplaneetalle etsitään nimi tuonnempana järjestettävällä uudella kilpailulla.

Kaikki uudet nimet löytyvät IAU:n sivuilta.

Kuva: NASA/ESA/G. Bacon (STScI) (taiteilijan näkemys Polluxista ja sitä kiertävästä Thestias-planeetasta).

Lähes kahdentuhannen tunnetun eksoplaneetan joukossa on liuta "kuumia jupitereita". Ne ovat jättimäisiä kaasuplaneettoja, jotka kiertävät tähteään niin lähellä, että niiden pintalämpötila on vähintään satoja asteita.

Pieni etäisyys tähdestä tekee näistä eksoista hankalasti havaittavia, joten vain muutamaa on pystytty tutkimaan tarkemmin. Yhteistä monille maailmoille on, että niiden kaasukehässä näyttää olevan vettä paljon vähemmän kuin teoreettisten mallien perusteella voisi olettaa.

Hubble- ja Spitzer-avaruusteleskoopeilla on nyt tehty kymmenestä Jupiterin kokoluokkaa olevasta eksoplaneetasta havaintoja, jotka kertovat, mihin vesi on kadonnut: ei mihinkään.

Kaikki tutkitut eksot vaeltavat tähtensä editse, jolloin ylikulun aikana osa tähden valosta kulkee planeetan kaasukehän läpi. 

"Kaasukehä jättää ainutlaatuisen sormenjäljen tähden valoon, joka saapuu havaintolaitteisiimme", toteaa Hannah Wakeford NASAn Goddardin avaruuslentokeskuksesta.

Yhdistämällä Hubblella ja Spitzerillä tehdyt havainnot tutkijat pystyivät kokoamaan kustakin planeetasta spektrin, joka ulottuu näkyvästä valosta infrapuna-alueelle. Kun eri aallonpituusalueilla mitattuja planeetan läpimitan arvoja verrattiin toisiinsa, saatiin selville, onko kaasukehä pilvinen vai pilvetön.

Pilvien peittämä planeetta näyttää optisella alueella suuremmalta kuin infrapuna-aallonpituuksilla, jotka pääsevät syvemmälle kaasukehään. Näin saatiin määritettyä pilvisen tai utuisen kaasukehän ja vähäisen veden mahdollinen yhteys.

"On todella jännittävää saada lopultakin tietoa näin laajasta planeettojen joukosta, sillä nyt meillä on riittävästi havaintoja eri aallonpituusalueilla, jotta voimme vertailla planeettojen erilaisia ominaisuuksia toisiinsa", sanoo David Sing Exeterin yliopistosta.

"Tulostemme mukaan vesi yksinkertaisesti piileskelee pilvien alla, joten kuivia ja kuumia jupitereita ei olekaan", selittää Jonathan Fortney Kalifornian yliopistosta Santa Cruzista.

"Vaihtoehtoinen selitys on, että planeetat muodostuvat vähävetisissä ympäristöissä, mutta se edellyttäisi kokonaan uusia teorioita planeettojen synnystä."

Tutkimuksesta kerrottiin Hubblen uutissivuilla ja se on julkaistu Nature-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: NASA/ESA (taiteilijan näkemys tutkituista maailmoista)

GJ 3470 on punainen kääpiötähti, jolla on Neptunuksen kokoinen eksoplaneetta GJ 3470b. Se kiertää tähteään vain hieman yli viiden miljoonan kilometrin etäisyydellä, joten planeetan kiertoaika eli "vuosi" on runsaat kolme vuorokautta, noin 80 tuntia.

Planeetta on nelisen kertaa Maata suurempi, joten se on selvästi pienempi kuin "kuumat jupiterit", jollaisia suuri osa toistaiseksi tunnetuista eksoplaneetoista on. 

GJ 3470b löytyi jo vuonna 2012, mutta nyt siitä on tehty havaintoja, joiden perusteella taivas olisi planeetan pinnalta katsottuna sininen – mikäli planeetalla on kiinteä pinta. Tähtitieteilijät ovat pystyneet selvittämään, että planeetan kaasukehä sirottaa voimakkaasti sinistä valoa samaan tapaan kuin Maan ilmakehä. 

Kun eksoplaneetta kulkee Maasta katsottuna tähtensä editse, osa tähden valosta kulkee planeetan kaasukehän läpi. Näin saadaan spektroskopian keinoin määritettyä kaasukehän koostumus, mutta se ei ole helppoa. Usein eksoplaneettojen kaasukehissä on pilviä, jotka haittaavat tarkkojen havaintojen tekoa. 

GJ 3470b:tä tarkkailtiin LCOGT-verkoston (Las Cumbres Observatory Global Telescope Network) kaukoputkilla Havaijilla, Yhdysvalloissa, Chilessä, Australiassa ja Etelä-Afrikassa. Jo aiemmin oli saatu viitteitä, että sen kaasukehässä tapahtuu niin sanottua Rayleigh-sirontaa, jota aiheuttavat pienet hiukkaset. Nyt asialle saatiin varmistus.

GJ 3470b on pienin eksoplaneetta, jonka kaasukehässä on onnistuttu havaitsemaan tällaista sirontaa. Planeetan arvellaan olevan pilvien tai udun peitossa, mutta havaintojen perusteella pilvikerroksen alla on tiheä vetykaasukehä, joka sirottaa sinistä valoa. Siellä taivas on siis sininen kuten meilläkin.

"Havainnon ansiosta olemme lähempänä sitä, että voimme ymmärtää yhä pienempien eksoplaneettojen kaasukehien ominaisuuksia. Uudella menetelmällä pystymme tutkimaan niitä vaikka kaasukehässä olisi pilviä", toteaa tutkimusryhmää johtanut Diana Dragomir.

Tutkimuksesta kerrottiin Las Cumbresin observatorion uutissivuilla ja se on julkaistu Astrophysical Journal -tiedelehdessä.

Kuva: NAOJ