troijalainen

Kuva: Yuliya Kozhemyako / NASA / GSFC Vis Studio / Suomi NPP / Jarmo Korteniemi

Kuuta kiertämästä on juuri löydetty outo asteroidi. Eikä tämä vielä mitään: jo vuosikausia on huhuttu, että Maalla olisi yksi tai jopa useita asteroidikuita. Mistä näissä väitteissä on kyse?

Silloin tällöin kuulee väitettävän, että Maalla olisi useita kuita. Lähialueilta kun löytyy asteroideja, jotka vaikuttavat tavalla tai toisella olevan planeettamme kiertolaisia. Kuuluisin esimerkki on Cruithneksi nimetty omituinen järkäle, jota myös usein kutsutaan "toiseksi kuuksemme".

Kaikkein tuorein huhu koskee paljon pienempää kappaletta, joka kiertäisikin Maan sijasta Kuuta. NASA on kyllä suunnitellut vielä joskus hilaavansa Kuun kiertoradalle asteroidin, mutta tämä veijari odottaa siellä jo ihan luonnostaan.

Vai odottaako?

Hevosenkengät ja troijalaiset nuijapäät

Muutama asteroidi kiertelee avaruudessa "munuais-" ja "hevosenkenkäradoilla", aivan Maan seutuvilla.

Kun tällaista asteroidia seurataan riittävän pitkään maakeskisestä näkövinkkelistä, sen rata näyttää piirtävän taivaalle munuaisen ääriviivojen muotoista kuviota (oikealla). Joillain asteroideilla kuvio tosin näyttää enemmän ellipsiltä tai linnunmunalta.

Oli kuvio mikä tahansa, se näyttää lisäksi liukuvan avaruudessa. Jos kappale löytyy aluksi aivan planeetan edestä, se kulkee hieman Maata nopeammin ja siirtyy siksi vuosien mittaan eteenpän, hivuttautuen Auringon taakse ja ottaen lopuksi Maan kiinni lähes kierroksella. Tämän jälkeen se hidastaa ja palaa samaa tietä takaisin, kiihdyttääkseen lopuksi uudelleen. Hevosenkenkänimitys tulee juuri tästä Auringon takana toistuvasti tehdystä U-mutkasta.

Kuvia klikkaamalla voi katsella asiaa havainnollistavia animaatioita.

Ylivoimaisesti suurin hevosenkenkäradalla oleva kappale on viisikilometrinen 3753 Cruithne, jolta edestakaisen U:n kierto vie 770 vuotta. Cruithne tunnistettiin jo vuonna 1986, sittemmin vastaavanlaisia mutta pienempiä asteroideja on löydetty kourallinen lisää.

Hevosenkenkäradoilla on myös sukulaisia, nuijapääratoja. Sellaisia pitkin kulkevat troijalaisiksi kutsutut asteroidit.

Troijalaisetkin käyttävät samaa rataa planeetan kanssa, mutta pysyvät kiinteästi joko sen edessä tai takana. (Tarkalleen ottaen ne liikkuvat Lagrangen pisteiden L4 ja L5 ympärillä, piirtäen vuosien saatossa avaruuteen nuijapään muotoisia kuvioita.) Maalta on löydetty vasta yksi troijalaisseuralainen L4-pisteessä. Alla video sen liikkeistä.

Vaikka Maa selvästi säänteleekin näiden asteroidien liikkeitä, ne eivät missään mielessä ole kuita. Ne kun eivät ikinä kierrä planeetan ympäri.

Näennäissatelliitit

Toisten asteroidien rata vie ne kerran vuodessa kuitenkin Maan ympäri. Niidenkin radat piirtävät avaruuteen munuaista tai muuta säännöllistä kuviota, mutta nyt planeetta jää ääriviivojen sisälle. Eivätkö ainakin nämä ole nyt sitten planeettamme kiertolaisia?

Eivät. Ne ovat näennäissatelliitteja. (Joissain yhteyksissä myös hevosenkenkäradoilla kiertäviä kappaleita ja troijalaisia kutsutaan näennäissatelliiteiksi, mutta tämä on väärä tulkinta -- vaikka ne kaikki samaa porukkaa toki ovatkin.)

Päivitys 16.6.2016: Uusin tällainen kappale on nimeltään 2016 HO₃, josta lisää toisessa jutussamme.

Kierto Maan ympäri erottuu selvästi ainoastaan maakeskisessä ja tasoksi painetussa koordinaatistossa. Rata koostuu etenevien silmukoiden liikkuvasta sarjasta, joka muistuttaa planeettojen näennäisiä ratoja taivaallamme. Tätä tuijottaessa selvempiä (ja todellisempia) vaihtoehtoja ei tule helposti mietittyä, mutta mysteerin ratkaisi aikoinaan jo Kopernikus.

Aurinkokeskisesti katsottuna asia ratkeaa. Näennäissatelliitin rata on varsin yksinkertainen ellipsi, jonka toisesta polttopisteestä löytyy Aurinko.

Aurinko vaikuttaa asteroidien ratoihin paljon Maata enemmän. Näin siis kaikkialla, paitsi alueella, joka ulottuu 1,5 miljoonan kilometrin (0,01 astronomisen yksikön eli AU:n) päähän Maasta. Tuolta kohdalta löytyy tähden ja planeetan painovoimia-alueiden tasapainoraja eli "Hillin säde". Kuu sijaitsee jämäkästi rajan tällä puolen, asteroidit toisella.

Monet asteroidit kyllä tekevät ohilentoja rajan sisäpuoleltakin, mutta niin pikaisesti ettei Maa ehdi niihin kunnolla vaikuttaa.

Kaikki yllä luetellut asteroidit kiertävät siis Aurinkoa, yhden kierroksen kerran noin 365 päivässä, 1:1 -resonanssissa Maan kanssa. Vaihe kuitenkin kestää usein vain kosmisen silmänräpäyksen, ehkä satoja tai tuhansia vuosia.

Radat muuttuvat hitaasti toisenlaisiksi: Hevosenkenkäradoilta siirrytään helposti näennäissatelliiteiksi, radat typistyvät nuijapäiksi, joskus murikat . Resonanssin suhdelukukin voi ajan kanssa muuttua aivan muuksi.

Hetkelliset kuut

On kuitenkin yksi asteroidityyppi, jonka edustajista voidaan ihan oikeasti puhua myös kuina. Tällaisia ovat muutaman metrin läpimittaiset väliaikaiset minikuut.

Minikuut ovat alkujaan aivan tavallisia asteroideja. Niiden rata kuitenkin tuo ne hyvin hitaasti Hillin säteen sisäpuolelle, ja näin ne joutuvat Maan ja Kuun ympäri kieppuvalle radalle. Ne poistuvat omille teilleen yleensä alle vuodessa, sillä monimutkainen rata on varsin epävakaa.

Maapallolla pitäisi olla kiertoradallaan koko ajan vähintään yksi tällainen minikuu – tilastollisesti ja keskimäärin siis. Näin vihjaa Helsingin yliopiston tutkjan Mikael Granvikin kollegoineen tekemä mallinnus (yllä havainnekuva, tekijänä K. Teramura / Havaijin yliopisto).

Pienen kokonsa vuoksi minikuut ovat vaikeita havaittavia. Useita mahdollisia ehdokkaita on kyllä löydetty, mutta suurin osa niistä on todennäköisemmin Apollo-lentojen rakettien osia. Suuri osa niistä päätyi Auringon kiertoradalle ja palaa aika ajoin Maan vaikutuspiiriin. Ja ne ovat suurina ja kirkkaina helpommin havaittavia kuin joskus tummatkin pikkuasteroidit.

Toistaiseksi vain yksi minikuulöytö on varmistettu. Nimellä 2006 RH₁₂₀tunnettu kappale kierteli planeettaamme muutaman kerran vuosina 2006–2007. Vajaan vuoden jälkeen se sinkoutui takaisin Aurinkoa kiertävälle radalle. Se tulee Maan läheisyyteen jälleen vuonna 2028, mutta on tuolloin hieman liian kaukana tullakseen kaapatuksi uudelleen.

Häröilijä kiertämässä Kuuta?

Kuukin voisi periaatteessa saada hetkellisen asteroidikiertolaisen samalla tavoin. Granvikin ja kumppaneiden mallinnus antaa kuitenkin osviittaa siitä, että tapahtuma on erittäin epätodennäköinen, jopa kosmisessa aikaskaalassa. Maapallo kun aiheuttaa rataan liikaa häiriöitä.

Vastikään löydetty kohde, koodinimeltään XG02E65, on nettihuhujen mukaan juuri tällainen kappale. Kooltaan se on mallinnettuja minikuita selvästi suurempi, noin 15–25 -metrinen.

Huhu ei ikävä kyllä pidä paikkaansa. Se lienee saanut alkunsa kertautuneesta virheestä: Ensinnäkin XG02E65 on sekoitettu kohteeseen nimeltään S509356, ja toiseksi tämän S509356:n ominaisuuksia ei ole ymmärretty oikein.

Siitä nimittäin puhutaan ”cis-lunaarisena” kohteena, mikä voi ehkä innostuneelle kuulostaa Kuuta kiertävältä, mutta tarkoittaakin tylsästi sen vain kiertävän Maata, lähempänä kuin Kuu.

S509356 kiertää Maata hyvin elliptisellä radalla, 30 000 – 152 000 km:n etäisyydellä.

Kohteen alkuperästä ei ole täyttä varmuutta, osaksi siksi että noin kaukaisia seutuja ei valvota kovinkaan aktiivisesti. (Avaruusromun ja satelliittien tungos on ongelma vasta paljon lähempänä Maata.) Ratansa perusteella S509356 liittynee jotenkin Vela-satelliitteihin, ne kun kiertävät Maata samoilla seuduilla ja vastaavilla elliptisillä radoilla kuin S509356:kin.

Toimintansa jo lopettaneen Vela-projektin tarkoitus oli aikanaan valvoa ydinaseiden testausta ilmakehässä ja avaruudessa. Satelliitit olivat myös avainasemassa gammasädepurkausten löytämisessä.

Entäpä itse XG02E65-asteroidi, toinen sekaannuksessa mukana ollut kohde?

Parhaan tiedon mukaan sen virallisempi nimitys on 2016 GP₂₂₁. Se on varsin normaali asteroidi, joka viipotti Maan ohi turvallisesti 18.4.2016 vain noin puolentoista Kuun etäisyyden päästä.

Kyse tosin voi hyvinkin olla jostain muustakin asteroidista. Ihan tavallisesta sellaisesta.

Alla taulukko avaruudesta löydetyistä kappaleista, joiden rataa maapallo dominoi erityisen vahvasti tavalla tai toisella. AU tarkoittaa noin 150 miljoonaa kilometriä. Päivitys 16.6.2016: Taulukosta puuttuu kaksi asteroidia. Viimeiseksi löydetty näennäissatelliitti on nimeltään 2016 HO₃, ja se on ollut NS-luokassa ainakin sata vuotta ja tulee pysymään siinä muutamien satojen vuosien ajan. Halkaisijaltaan se on 40–100 metriä, ja etäisyys Maasta on 0,04–0,2 AU. Lisäksi taulukosta puuttuu 2014 BS45, hevosenkenkäradalla oleva 20–40-metrinen kappale. Tällä hetkellä se etääntyy Maasta ja tekee seuraavan lähikäyntinsä noin 0,015 AU:n etäisyydellä vasta vuonna 2090.

Otsikkokuva: Yuliya Kozhemyako / NASA / GSFC Vis Studio / Suomi NPP / Jarmo Korteniemi

Taustamusiikiksi juttuun sopii hyvin "Väliaikaista", säv. M. Jurva, san. T. Pekkarinen.

Tagit

kuu

Cruithne

asteroidi

lähiasteroidi

Alex Parker on julkaissut huikaisevan videon asteroidivyöhykkeestä. Kalifornian yliopiston tähtitieteen laitoksella Berkeleyssä planeettatutkijana toimiva Parker on erikoistunut paitsi aurinkokunnan pienkappaleisiin, myös visualisoimaan tieteellistä dataa erittäin kauniisti.

Painted Stone: Asteroids in the Sloan Digital Sky Survey from Alex Parker on Vimeo.

Kolmiminuuttinen video kannattaa katsoa läpi ainakin kahdesti. Täydellä ruudulla. Ensin ihmetellen kauniista kokonaisuutta, sitten tarkastellen yksityiskohtia.

Väreillä on eroteltu erilaisia koostumuksia ja ns. asteroidiperheitä. Vestan "sukulaiset" näkyvät vihertävinä asteroidivyöhykkeen sisäosissa. Ulompana yleisimmät C-tyypin hiilipitoiset asteroidit ovat sinisiä ja Jupiterin Lagrangen pisteissä kiertävät troijalaiset punaisia. Parker on osoittanut tieteellisesti, että perheitä on lähes 40. Jokaiseen kuuluu vähintään sata asteroidia, jotka kaikki voidaan tunnistaa sekä radan että spektrin perusteella.

Simulaatiossa on mukana yli satatuhatta asteroidia. Tämä on kuitenkin vain noin viidennes juuri nyt virallisesti tunnistetuista 634504 pienkappaleesta*. Lisää löytyy koko ajan; luku on tässäkin kuussa kasvanut yli tuhannella. Asteroidien löytöhistoria on sekin varsin ällistyttävää katsottavaa.

* Suurin osa sijaitsee asteroidivyöhykkeellä, mutta osa löytyy kauempaa, jopa kaasuplaneettojen ratojen tuolta puolen.

Törmäyksiä loputtomassa tyhjyydessä

Onko asteroidivyöhykkeellä siis tungosta? Vaatiiko kivien välissä navigointi ilmiömäisiä refleksejä scifi-elokuvien toimintakohtausten tyyliin?

Star Wars -elokuvassa asteroidit ovat hyvin lähellä toisiaan.

Vastaus on ehdoton ei. Päinvastoin. Asteroidit on Parkerin videolla kuvattu suhteettoman suurina, koska muuten niitä ei voisi nähdä. Vaikka asteroideja olisi miljardi kertaa enemmän kuin simulaatiossa (eli noin 10¹⁴ kappaletta), niiden keskimääräinen välimatka olisi siltikin useita tuhansia kilometrejä, projisoituna ekliptikan tasoon. Todellisuudessa matkat ovat vieläkin suurempia, sillä radat ovat yleensä vielä kallistuneita tasoon nähden. Seudulle sattunut satunnainen matkailija joutuisi siis suunnittelemaan reittinsä erittäin tarkkaan, jotta onnistuisi edes näkemään jonkin asteroidin paljain silmin.

Mutta nuo ovat keskimääräisiä etäisyyksiä. Joskus asteroidit törmäävät, sekä toisiinsa että kuihin ja planeettoihin. Avaruusteleskooppi Hubble onnistui vuonna 2010 kuvaamaan asteroidin, joka oli hajonnut törmäyksessä. Aivan vastikään Kuuhun törmäsi pieni kappale, ja tasan vuosi sitten Venäjän Tseljabinskin yllä tuhoutui parikymmenmetrinen murikka aiheuttaen tuhoa ja kaaosta.

Siksipä Alex Parkerin videota katsellessa kannattaa kinnittää huomiota myös Maan radan ohittaviin asteroideihin. Se kolmanneksi pienin rinkula siinä keskellä. Ja samalla muistaa, että simulaatiossa on vain pieni osa asteroideista.

Yksikään tunnettu asteroidi ei ole lähitulevaisuudessa törmäämässä Maahan. Kaikkia asteroideja ei kuitenkaan tunneta - kenties ikinä. Ja tunnettujenkin radat ovat sen verran kaoottisia, että laskujen epävarmuus kasvaa mitä pidemmälle tulevaisuuteen mennään.

27.2.2014: Korjattu asteroidien välisten etäisyyksien kuvausta.

Tagit