komeetta

Tarkka seuranta osoitti, että 'Oumuamuan kulkiessa Aurinkokunnan sisäosien läpi sen rataan vaikutti jokin odottamaton lisävoima. Tätä pientä mutta mitattavissa olevaa kiihtyvyyttä ei pystytä selittämään Auringon tai planeettojen vetovoimalla. Vuoden 2018 alussa kappale sijaitsi jo noin 40 000 kilometriä sivuun paikasta, jossa sen olisi pitänyt olla pelkän gravitaation mukaan laskettuna.

Kansainvälinen tutkijaryhmä julkisti löytönsä eilen 27.6. ilmestyneessä tiedelehti Naturen numerossa. He seurasivat 'Oumuamuan liikkeitä runsaan kahden kuukauden ajan Havaijilla ja Chilessä sijaitsevilla teleskoopeilla (mm. Euroopan eteläisen observatorion VLT:llä) sekä Hubble-avaruusteleskoopilla.

Tutkijoiden mukaan 'Oumuamuan oudossa liikeradassa on mitä luultavimmin kyse kaasujen purkautumisesta kappaleen sisältä. Se siis käyttäytyi kuin mikä tahansa ... komeetta?

Kun komeetta tulee radallaan tarpeeksi lähelle Aurinkoa, sen sisuksista purkautuu suuria määriä kaasua. Syynä tähän on Auringon lämmittävä vaikutus. Komeettojen tapauksessa purkaukset ovat kuitenkin näkyviä, joskus varsin näyttäviäkin, ja samalla niille myös kasvaa näyttävä pölypyrstö. 'Oumuamuan liikkeitä seurattaessa mitään vastaavaa ei kuitenkaan huomattu.

Tutkijoilla on useita syitä tälle huomaamattomuudelle. Ehkä 'Oumuamuan pinnalla alunperin ollut pöly ja jää ovat hävinneet tähtienvälisen matkan aikana. Siksi niitä ei vapautunut avaruuteenkaan purkauksen aikana kuin ehkä pienenpieniä määriä. Tai ehkä pölyhiukkasia on, mutta ne ovat niin suurta, ettei valo niistä juuri siroa. Tai ehkä jotain aivan muuta.

Tutkijat pystyivät kuitenkin varmistamaan, ettei havainto johtunut systemaattisista virheistä, Auringon säteilypaineesta tai aurinkotuulen vaikutuksesta magneettiseen kappaleeseen, harvan väliaineen vastuksesta, tai 'Oumuamuan kenties poikkeuksellisesta rakenteesta ja massakeskipisteen sijainnista. Kaasupurkaus vaikuttaa mahdollisista syistä todennäköisimmältä.

Kaasupurkausten aiheuttama poikkeama gravitaation määrittämään rataan on erittäin pieni, luokkaa kymmenestuhannesosa gravitaation vaikutuksesta. Moisen havaitsemiseen tarvitaan pitkä seurantakampanja.

Enää 'Oumuamuaa ei pystytä seuraamaan edes avaruusteleskoopilla, sillä kappale on niin pieni ja tumma. Kappaleen rata voidaan kuitenkin laskea: se liikkuu tällä hetkellä Jupiteria kauempana, ja ohittaa Neptunuksen etäisyyden neljän vuoden kuluttua. Kappale etenee vääjäämättä kohti tähtienvälistä avaruutta. Tällä hetkellä sen nopeus on reilut 30 kilometriä sekunnissa (yli 100 000 kilometriä tunnissa).

'Oumuamua on on hieman yli 200 metriä pitkä ja runsaat 30 metriä halkaisijaltaan. Se on jokseenkin sikarin muotoinen kappale.

Koska 'Oumuamua on ensimmäinen ja toistaiseksi ainoa havaittu ja tutkittu tähtienvälinen kappale, tutkijat varoittavat leimaamasta sitä tyypilliseksi tähtienväliseksi kappaleeksi. Toisaalta on kuitenkin odotettavaa, että emotähtiään kaikkein uloimpana kiertävät komeettamaiset kappaleet pääsevät helpoiten irtautumaan tähtensä vetovoimasta. Jää nähtäväksi, millaisia tulevaisuuden muut tähtienväliset matkalaiset ovat.

Lähde: JPL:n tiedote, Micheli ja kumpp. (2018): "Non-gravitational acceleration in the trajectory of 1I/2017 U1 (‘Oumuamua)" (maksumuurin takana).

Orgaanisia aineita!

"Pinnan kemiallinen koostumus on kuitenkin aikaisemmin ollut epäselvä. Pinnan tummuus on viitannut siihen, että hiilellä voisi olla merkittävä osuus komeetan koostumuksessa. Tutkimusryhmä on nyt selvittänyt, että 67P-komeetan pölystä keskimäärin noin puolet on hiilipitoisia makromolekyylejä. Muu aines on enimmäkseen erilaisia piipohjaisia silikaattimineraaleja."

"Komeetasta irronneiden hiukkasten ominaisuudet, koostumus, rakenne, koko ja ulkonäkö ovat pysyneet kahden vuoden tarkastelujakson aikana samankaltaisina, jatkaa Lehto. 

"Tämä viittaa siihen, että löydetyt tulokset ovat koko komeetan yleisiä ominaisuuksia."

Komeetat, kuten 67P ja Halleyn komeetta, ovat Aurinkokunnan hiilipitoisimpia kappaleita.

COSIMAn mittaukset kertovat, että hiilen ja piin suhde (C/Si) on hyvin lähellä Auringon arvoja. Tämä viittaa siihen, että komeetassa ei ole merkittävästi hydratoituneita mineraaleja. 

"Kokonaisuudessaan tämä tarkoittaa, että komeetat ovat ominaisuuksiltaan primitiivisiä, eli komeettojen aine on pysynyt muuttumattomana niiden synnystä lähtien. Komeetat ikään kuin muistavat Aurinkokunnan synnyn ajat", Lehto toteaa.

Tutkimukseen osallistui Turun yliopiston Tuorlan observatoriosta Lehdon lisäksi tohtorikoulutettava Boris Zaprudin. COSIMA-mittalaitteiston ohjelmointiin ja operointiin osallistuivat Jouni Rynö ja Johan Silén Ilmatieteen laitokselta.

Jutussa on pohjana Turun yliopiston tiedote.

Gliese 710 sijaitsee nykyään runsaan 60 valovuoden päässä, mutta se lähestyy koko ajan. Ohitus huipentuu noin 1,3 miljoonan vuoden kuluttua.

Lähimmän ohituksen aikaan tähden etäisyys Aurinkoon lienee 16 000 AU:n tienoilla. AU on astronominen yksikkö, Maan ja Auringon välinen keskietäisyys. Epävarmuudet huomioon ottaen lyhin välimatka tulee olemaan välillä 10 000–21 000 AU, eli merkittävästi lähempänä kuin aiemmat arviot (21 000 - 90 000 AU).

Tämä tarkoittaa, että Gliese 710 varmasti tunkeutuu syvälle Oortin pilveen.

Gliese 710 on sekä massaltaan että läpimitaltaan noin 2/3 Auringosta, mutta paljon sitä himmeämpi. Se on K7-tyypin oranssi kääpiö, eikä vielä näy paljain silmin. Ohituksen huippuhetkillä se näkynee taivaalla jopa kirkkaimpien planeettojen veroisena.

Tähden rata ei juuri muutu vaikka se käykin Auringon painovoimakentässä. Tutkimus povaa, että kokonaismuutos olisi luokkaa 0,05 astetta. Sitä massiivisempi Aurinkokin siis jatkaa entistä rataansa läpi Linnunradan.

Gliese 710:n ohitus tapahtuu toki läheltä, mutta kuinka läheltä? Voyager 1 -luotain viipottaa nykyään 140 AU:n päässä, ja se on kaukaisin tunnettu kappale koko Aurinkokunnassa. Kaikki Aurinkoa kiertävät planeetat, kääpiöplaneetat, asteroidit ja suurin osa komeetoistakin siis sijaitsevat sitä lähempänä. Edes "Ykä", hypoteettinen yhdeksäs planeetta, ei mallien mukaan kävisi juuri yli 1200 AU:n etäisyydellä. Näistä yksikään ei siis tule sinkoutumaan radaltaan tähtiohituksen vuoksi.

Oortin pilven kappaleille voi kuitenkin käydä toisin.

Oortin pilvi on alue, joka ulottuu noin 2000 AU:sta aina valovuoden päähän (65 000 AU) asti. Mallien mukaan siellä, pääasiassa pilven sisäosissa, kiertää tuhansia miljardeja vähintään kilometrisiä jäisiä kappaleita. Ne ovat kaikki potentiaalisia komeettaytimiä.

Koska Gliese 710:n ohitus on varsin hidas, vain 14 kilometriä sekunnissa, se ehtii vaikuttaa suureen määrään Oortin pilven kappaleita. Tähti tulee paljon lähemmäs niitä kuin Aurinko, ja siksi sen painovoima kykenee muuttamaan niiden ratoja. Osa sinkoutuu avaruuteen, osa taas kohti Aurinkoa ja sen lähempiä kiertolaisia.

Sky & Telescope -lehden haastatteleman Paul Weissmaninmukaan aiemmat arviot tänne syöksyvistä komeetoista voi hyvinkin satakertaistaa tähtiohituksen vuoksi. Weissmann on pitkän linjan komeettatutkija.

Uudet komeetat eivät suinkaan kaikki ole vaarallisia. Suurin osa ei törmää mihinkään vaan häipyy Auringon lähellä käytyään takaisin avaruuteen. Lopuista suuri osa joutuu Jupiterin ja muiden jättiläisplaneettojen käännyttämiksi tai syömiksi. Mutta saattaa joku niistä Maahankin törmätä.

Onneksi runsaassa miljoonassa vuodessa ehtii tapahtua paljon. Ja vielä suuremmaksi onneksi tämä vieraileva tähti ei edes ole massaltaan kovinkaan suuri.

Lähde: Bailer-Jones (2017)

Otsikkokuva: ESO/N. Bartmann/spaceengine.org

Otsikkokuva: Nasa / JPL (otettu vuonna 2011)

Juuri siksi tutkijat ovat toisaalta tyytyväisiä. Tyytyväisiä saatuun valtavaan materiaaliin, ja tyytyväisiä siihen, että nyt päästään työhön. Joka tapauksessa lento olisi jouduttu ainakin keskeyttämään hyvin pian, kun komeetta etääntyy Auringosta ja pian Rosetta olisi jouduttu laittamaan horrokseen. Ja koska on mahdollista, että luotain olisi voinut rikkoontua piankin, päätettiin sillä tehdä lennon lopuksi uskaliaita lähiohituksia komeetan päällä ja laskeutua lopulta sen pinnalle. Tuloksena on huimia kuvia ja tietoja, joita ei muuten olisi saatu lainkaan.

Viimeinen kuva (otsikossa) saatiin vain 51 metrin korkeudesta. Kuva on vain 2,4 metriä halkaisijaltaan ja sen yksityiskohdat ovat kooltaan 5 mm.

Samalla kyse on eräänlaisesta eutanasiasta. Hyvin toimiva luotain ohjattiin tarkoituksella itsetuhoon – kyseessä on tieteellisesti kiinnostava ja kunniallinen tapa päättää lento.

Toisaalta voi olla, että luotain ei ole itse asiassa päättänyt vielä lentoaan. Lennonjohdossa pohditaan nyt sitä, olisiko Rosetta voinut pompata pinnalta uudelleen lentoon samaan tapaan kuin Philae-laskeutuja. Philae lensi puolentoista tunnin ajan ensimmäisen pompun jälkeen, ja vaikka nyt laskeutumispaikka oli pinnassa oleva purkausreikä, on mahdollisesti sen pinta sen verran kova, että hitaalla kävelyvauhdilla siihen törmännyt luotain olisikin kimmonnut takaisin lentoon.

Jos näin on käynyt, luotain voi tehdä tuntien kaaren komeetan ytimen ympärillä ja päätyä johonkin toiseen paikkaan. 

Mutta yhtä kaikki, luotain on nyt ohjelmoitu painumaan uneen – siis ei sammumaan. Jos se ei ole siis rikkoontunut törmäyksessä (ja mahdollisissa pomppauksissa), se voi olla myös toiminnassa.

Tämä on lohdullinen ajatus.

Palaamme vielä tänään asiaan uusilla jutuilla.

Tänä aikana lähestyi radallaan Aurinkoa, muuttui kylmästä, likaisesta lumipallosta aktiiviseksi pyrstötähdeksi, ja alkoi jälleen etääntyä. Se hiipui ja pian myös Rosetta hiipuisi, koska vähän ajan päästä ei Auringon valo riittäisi enää tuottamaan energiaa luotaimen kaikille tutkimuslaitteille. 

Siksi jo kesällä tehtiin päätös lopettaa Rosettan lento kunniakkaasti nyt syyskuun viimeisenä päivänä. Samalla luotaimella uskallettiin alkaa tehdä aikaisemmin liian rohkeiksi arveltuja toimia, kuten todella lähelle komeetan pintaa lentämistä. Lähimmillään luotain on viilettänyt kamerat surraten vain kilometrin korkeudessa pinnasta.

Huomenna Rosetta pääsee vieläkin lähemmäksi, sillä se ohjataan törmäämään komeettaansa – tosin hyvin hellävaraisesti.

Ideana on yksinkertaisesti lähestyä komeettaa hitaasti ja kuvata sekä mitata sitä koko lähestymisen ajan. Rosetta suunnataan kohti kumiankkalaisen komeettaytimen "päätä" (siis kaksiosaisen ytimen pienempää pallukkaa) alueelle, joka tunnetaan nimellä Ma’at. Kaikki paikat komeetalla ovat saaneet nimensä egyptin mytologian ja historian mukaan.

Kohteena tuolla alueella on yksi komeetan aktiivisista alueista, ikään kuin sen pinnassa oleva aukko, josta purkautuu kaasua. Aukko on noin sata metriä halkaisijaltaan ja noin 50 metriä syvä.

Aukon reunoilla näyttää olevan noin metrin kokoisia töyssyjä, joiden oletetaan olevan komeetan perusrakennusainetta. Ne olisivat ytimen paljasta sisustaa, joka olisi peräisin Aurinkokunnan alkuajoilta.

Syyskuun aikana luotain lensi useita kertoja alueen ylitse ja teki siitä tarkkoja havaintoja.

Viime lauantaina, 24. syyskuuta, se ohjattiin radalle, joka on johtanut viimein paikkaan, mistä lopullinen, lähes pystysuoraan tapahtuva laskeutuminen alkaa tänään illalla.

Lähestyminen alkaa 20 kilometrin korkeudesta ja tapahtuu hyvin hitaasti, jotta luotain voi kuvata ja tehdä mittauksia koko ajan. Se myös kerää ja analysoi hiukkasia, joita sen radalla on lähestymisen aikana. 

Laskelmien mukaan luotain osuu pintaan perjantaina klo 13.40 Suomen aikaa, mutta koska lähellä komeettaa rata ei ole aivan täysin ennakoitavissa, voi törmäys tapahtua noin 20 minuuttia ennemmin tai myöhemmin.

Signaali Maahan tästä saadaan 40 minuuttia myöhemmin, ja vaikka törmäys tapahtuu vain kävelyvauhdilla, on todennäköistä, että Rosetta rikkoontuu niin, että se lakkaa toimimasta. On siis odotettavissa, että signaali katkeaa lopullisesti.

On toki mahdollista, että luotain pysyykin toiminnassa vielä jonkin aikaa, ja siihen saadaan yhteys silloin tällöin. Komeetan pyöriessä Rosetta kääntyy välillä näkymättömiin, eikä se pysty kääntämään suurtehoantenniaan kohti Maata.

Joka tapauksessa luotain saa heti pinnalla ollessaan vähemmän sähköä aurinkopaneeleistaan, ja mitä kauemmaksi Auringosta komeetta erkaantuu, sitä vähemmän valoa lankeaa Rosettan aurinkopaneeleille. Se siis sammuu parhaimmassakin tapauksessa varsin pian. Todennäköisimmin kuitenkin huominen perjantai on viimeinen päivä, kun siihen ollaan yhteydessä.

Se on haikeaniloinen päivä, ja saamme siitä tunnelmia suoraan lennonjohdosta.

Alla on vielä ESAn video Rosettan "laskeutumisesta" komeetan pinnalle:

Tutkimuksesta napattu normalisoitu säteilyvuo laskee kuin lehmän häntä. Värit kuvaavat Keplerin erilaisissa kuvausasennoissa tehtyjä havaintoja. (Montet & Simon 2016, arXiv.org).

Nyt raportoitu havainto myös tukee aiempaa havaintoa itse Tabbyn tähdestä: se on ehkä himmentynyt jo sadan vuoden ajan. Tuo hätkähdyttävä löytö on kuitenkin kiistanalainen, sillä vanhojen aineistojen tulkinnassa on ongelmansa.

Tabbyn tähden on siis huomattu himmenevän kolmella eri tavalla. Se kokee nopeita ja epäsäännöllisiä rajuja himmenemisiä, joiden kesto lasketaan päivissä. Toisaalta sen kirkkaus laski Keplerin "silmissä" kertarysäyksellä 2,5 % vuodessa (mikä on tähdelle paljon). Pisteenä iin päällä on vielä pitkäaikaisempi, vuosia tai ehkä jopa vuosisadan kestänyt hidas systemaattinen himmeneminen.

Tabbyn tähden kehitys ei vastaa mitään tähtien kehitysmalleja. Havaintoja myös verrattiin yli 500 muuhun Keplerin kuvaaman tähden käytökseen. Vaikka jotkut himmenivätkin ajoittain, yhtään Tabbyn tähden kaltaista ei löytynyt.

Outouksien syyt ovat yhä hämärän peitossa. Yksikään ehdotettu tapahtumaketju tai malli ei kuitenkaan selitä kaikkea.

Yksi mahdollisuus on tähden napa-alueella kasvava jättimäinen tähdenpilkku, joka ei tosin selitä lyhyitä vaihteluita. Toinen vaihtoehto on laajan, harvan ja epäsäännöllisen esteen siirtyminen tähden eteen, kenties planeettojen tai komeettojen törmäyksen seurauksena. Se taas ei selitä pitkän aikavälin kirkkausvaihteluista mitään, ainakaan uskottavasti. Aiempi tutkimus povasi, että 200-kilometrisiä komeettoja tarvittaisiin epärealistiset 650 000 kappaletta, jotta satavuotinen himmenemisefekti saataisiin aikaan.

Ja sitten on tietysti mediakohun aiheuttanut spekulatiivinen heitto, että joku olisi rakentamassa tähden ympärille massiivisesta rakennelmaa tai tähtilaivastoarmadaa. Tälläkin selityksellä on omat ongelmansa, suurimpana mustan kappaleen säteily.

Aika näyttää, mikä Tabbyn tähden erikoisuuksien syyksi paljastuu. Ensimmäisen tutkimuksen tekijät ovat saaneet joukkorahoitettua uuden seurantakampanjan. He toivovat saavansa tähden jälleen kiinni itse teosta, ja tällä kertaa laajemmalla spektrikaistalla kuin aiemmin.

Lue myös aiemmat juttumme aiheesta: Ensimmäinen kertoi tähden löydöstä, ja sisältää mukana olleen suomalaistutkijan haastattelun. Toisessa käsitellään vanhojen aineistojen kätköistä paljastunutta satavuotista himmenemistä.

Päivitys 10.8.2016 klo 11.30: Muokattu ensimmäisten kappaleiden sanamuotoja ja aukaistu selitysmallien ongelmien luonnetta.
Päivitys 10.8.2016 klo 16.30: Korjattu diagrammin kuvatekstiä. Aiemmin sanoimme värien tarkoittavan eri spektrikanavia.

Otsikkokuva: Kevin Gill / Flickr