komeetta

Tänään klo 12 Suomen aikaa Rosetta-luotaimen EES-yksikkö, eli Electrical Support System Processor, deaktivoidaan osana luotaimen valmistelua sen omaan loppuun, joka koettaa syyskuun 30. päivänä.

Luotain ohjataan silloin lentämään hitaasti komeetan pinnalle, missä se tekee ensin mittauksia ja ottaa kuvia, ja sen jälkeen luotain sammutetaan. Eräs planeettatutkimuksen huimimmista seikkailuista päättyy silloin.

Mutta toinen tarina siis päättyy jo tänään, joskin tämä on ollut lähinnä toiveikasta odottelua viime kesästä alkaen. Viimeinen pihahdus komeetan pinnalle laskeutuneesta, ja sieltä onnistuneesti havaintoja lähettäneestä Philae-luotaimesta kuultiin 9. heinäkuuta 2015, eli yli vuosi sitten. 

Silloin se ei kuitenkaan pystynyt lähettämään havaintoja, vaan lähinnä telemetriatietoja, joiden perusteella havaittiin laskeutujan kokeneen kovia ja että ainakin toinen sen radiolaitteista oli rikkoontunut. Mutta silti lennonjohto sekä Philae-tiimi olivat toiveikkaita, ja Rosetta on kuunnellut koko ajan sen jälkeenkin josko laskeutujasta kuuluisi jotain.

Se on pysynyt kuitenkin vaiti. Kenties se ei ole kestänyt komeetan aktiivisuuden huippuaikaa ja on peittynyt komeetasta suihkunneeseen jäähän ja pölyyn. Kenties lämpötilavaihtelut ovat saaneet sen kaikki radiolaitteet rikkoontumaan. Tai kenties yksinkertaisesti sen laskeutumispaikka osoittautui niin hankalaksi, ettei laskeutuja ole saanut tarpeeksi energiaa aurinkopaneeleistaan.

Komeetta Churyumov-Gerasimenko ja sitä kiertävä Rosetta etääntyvät parhaillaan Auringosta, kun komeetta vipeltää eteenpäin soikealla kiertoradallaan. Komeetta hiipuu Auringon lämmittäessä sitä koko ajan vähemmän, ja samalla myös Rosetta pystyy toimimaan huonommin, kun sen aurinkopaneelit tuottavat koko ajan vähemmän sähköä.

Luotain on kartoittanut komeettaytimen jo useampaan kertaan ja mitannut avaruutta sen ympärillä, ja koska komeetan aktiivisuus vähenee koko ajan, on todennäköistä, että suurin osa jännistä, uusista asioista on jo nähty. Lennonjohto on myös yhä enemmän huolissaan siitä, että jo 12 vuoden ajan avaruudessa erittäin vaikeissa oloissa ollut luotain saattaa alkaa pian nikotella, joten tavoitteena on nyt tiristää jäljellä olevasta lennosta mahdollisimman suuri määrä uutta tietoa irti.

Siksi luotain halutaan tuoda hyvin lähelle komeettaa ja lopulta laskeutua sillä pinnalle niin rauhallisesti, että se pystyisi mittaamaan ja tutkimaan komeettaa mahdollisimman paljon lähestymisensä aikana.

Koska manöveeri on vaikea ja vaatii runsaasti suunnittelua, on ajankohdaksi päätetty nyt syyskuun 30. päivä.

Suunnittelu on jo käynnissä ja varsinaiset laskeutumista valmistelevat ratamanöveerit alkavat elokuussa. Muutamaa päivää ennen laskeutumista viimeinen rata on soikea, noin 20 kilometrin päähän komeetasta ulottuva rata, jolla radikaali, viimeinen ratamuutos tehdään 12 tuntia ennen laskeutumista. Kun Rosetta silloin sytyttää rakettimoottorinsa, alkaa se lähestyä komeettaa ja laskeutuessaan se käyttää moottoreitaan jarruraketteina siten, että nopeus pintaan osuessa on noin 50 cm sekunnissa. Siis hyvin hidas kävelynopeus, voisi sanoa hiipimisnopeus.

Viimeiset tunnit ennen laskeutumista tulevat olemaan hyvin aktiivisia, kun Rosetta kuvaa pintaa eri kameroillaan. Tuloksena on ainutlaatuisia kuvia, joita ovat omiaan päättämään ällistyttävän hyvin sujuneen tutkimusmatkan. 

Rosettaa ei haluta törmäyttää komeetan pintaan, koska törmäyksiä on aikaisemmin käytetty nostamaan pinnasta ainetta ilmaan sen vuoksi, että jokin toinen luotain tai maanpäälliset kaukoputket ovat voineet havaita sitä. Nyt komeetta on liian kaukana tarkkoja havaintoja varten, joten on parempi tehdä laskeutuminen hitaasti.

Erittäin todennäköisesti luotain lakkaa ottamasta yhteyttä Maahan varsin pian pinnalle osumisen jälkeen, ja joka tapauksessa sen suurtehoantenni lakkaa seuraamasta maapalloa. Sen aurinkopaneelit tuottavat koko ajan vähemmän virtaa ja lopulta luotain hiipuu.

Suurin avoin kysymys tällä hetkellä on vielä laskeutumispaikka; tutkijaryhmät selvittävät parhaillaan kaikkein kiinnostavinta paikkaa, josta tulee lopulta myös Rosetta-luotaimen hautausmaa.

Voi olla, että luotaimesta kuullaan pihauksia syyskuun lopun jälkeenkin, ja kenties se selviää sen verran toimintakykyisenä komeetan radan ulko-osien ja kylmyyden jälkeen, että parin-kolmen vuoden kuluttua siihen voisi saada taas yhteyden. Mutta tämä on tässä vaiheessa pelkkää toiveajattelua.

Niinpä nyt kannattaa asennoitua siten, että Rosetta-lennon loppu on 30. syyskuuta 2016 ja että se on täyttänyt tehtävänsä enemmän kuin hyvin.

Rosetta jatkaa edelleen tutkimuksiaan komeetan ympärillä ja vaikka uutisia siitä tippuu nykyisin vähemmän, on luotain täydessä työn touhussa. Itse asiassa se on tehnyt viime aikoina erittäin tiiviisti Chury-komeetan pinnan kartoitusta, sillä kun Churyn aktiivisuus on hiipunut sen etääntyessä jo radallaan Auringosta, on lennonjohto uskaltanut lentää luotaimella hyvin lähelle.

Näin oli myös viime lauantaina illalla, kun Rosetta teki lähiohituksen vain noin viiden kilometrin korkeudelta komeetastaan. Silloin se meni yllättäen varotilaan ja pysyi siinä huolestuttavat 24 tuntia. Lennon aikana ei ole ollut montaakaan yhtä hektistä ja lennonjohdon kannalta huolestuttavaa hetkeä.

Nähtävästi syy ei kuitenkaan ollut mikään yllätys: luotaimen niin sanotut tähtietsimet lukittuivat "väärään" tähteen, joka oli todennäköisesti komeetasta irronnut pieni kappale, joka loisti kirkkaana kohteena tähtietsimessä.

Tähtietsin kuvaa ympärillä olevaa avaruutta ja paikantaa siitä tähtiä, joiden perusteella luotaimen navigointilaitteet säätävät sen asentoa ja lentorataa. Kun luotain havaitsee tähtietsimensä antavan selvästi virheellistä tietoa – kuten nyt – asettuu luotain varotilaan ja jää odottamaan apua Maasta lennonjohdolta – kuten nyt kävikin.

Näin on tapahtunut muutamia kertoja aikaisemminkin, mutta tällä kerralla jostain syystä tähtietsimet jäivät junnaamaan varotilaan ja niiden toimintakuntoon saattaminen vaati lisätoimia lennonjohdossa. Niinpä viikonloppu oli varsin erikoinen Rosetta-lennonjohtajille, jotka eivät ole aikaisemmin kokeneen luotaimensa kanssa vastaavaa. 

Luonnollisesti tieteelliset havainnot keskeytyivät samalla, ja nyt kun luotain on saatu jälleen täysin hallintaan, käynnistetään kameroita ja mittalaitteita uudelleen. Muutaman päivän sisällä Rosetta on jälleen työn touhussa.

Näillä näkymin luotaimen lento päättyy ensi syyskuussa, kun se ohjataan laskeutumaan komeettansa pinnalle. Luotainta ei ole suunniteltu laskeutuman, joten kyseessä on oikeastaan hellävaraisesti tehtävä tömäys. Lähestymisen aikana Rosetta tutkii komeettaa erittäin läheltä ja jatkaa mittaustensa lähettämistä myös pinnalta.

Tähän mennessä lento on ollut erittäin onnistunut ja alun perin lennon aiottiin päättyvän viime vuoden lopussa. Koska luotain toimii edelleen hyvin ja se pystyy tekemään tieteellisesti kiinnostavia mittauksia, on sen annettu jatkaa toimintaansa. Syksyn jälkeen komeetan aktiivisuus alkaa olla niin heikkoa, ettei lentoa enää kannata jatkaa.

Päivän kuvassa Chury näkyy siis suoraan Auringon suunnasta kuvattuna, eli tilanne on Rosettan kannalta sama kuin täysikuun aikaan Kuu Maasta katsottuna: niin sanotun oppositioilmiön vuoksi se näyttää hieman kirkkaammalta kuin hetkeä aiemmin ja myöhemmin.

Kyse on siitä, että kohdetta valonlähteen suunnasta katsottaessa pinnan epätasaisuudet peittävät omat varjonsa ja suoraan taaksepäin siroava valo on hieman vahvistunutta interferenssin vuoksi.

Ilmiö on havaittavissa ilmakehättömillä kappaleilla, kuten Kuulla ja asteroideilla, ja myös komeettaytimellä – kuten kuva osoittaa.

Aivan tarkalleen ottaen Rosetta oli 0,9° sivussa täysin suorasta linjasta komeetan ytimen keskipisteen ja Auringon välillä, mutta tämä ei havaintoa haitannut. Kuva on siinä mielessä kiinnostava, että sen avulla Churyn pintaa voidaan katsoa täysin ilman varjoja. 

Komeetta ja sitä kiertävä Rosetta ovat etääntymässä parhaillaan Auringosta ja siksi komeetan aktiivisuus on hiipumassa. Rosetta on pystynyt seuraamaan aitiopaikalta Churyn aktiivisuuden kasvua, sen kaasupurkauksia ja suihkuamista radan Aurinkoa lähimmässä osassa ja nyt jälleen komeetan hiipumista. Näillä näkymin luotain ohjataan laskeutumaan komeetan pinnalle ensi syyskuussa.

Viime aikoina komeettakuvia on ollut aiempaakin kiinnostavampaa seurata siksi, että myös paljon OSIRIS-suurtarkkuuskameran kuvia on ollut vapaasti nähtävissä. Niitä voi katsoa OSIRIS-kuva-arkistossa, mistä tämäkin kuva on napattu.

Rosetta nappasi kuvan 10.4.2016 klo 3.57 Suomen aikaa 613 nm:n suodattimen läpi. Kuvan valotusaika oli puoli sekuntia ja yhden pikselin resoluutio on 2,86 metriä. Tarkka etäisyys komeetan keskipisteestä oli 29,933 km – eli pari kilometriä vähemmän pinnasta – ja matkaa tuolloin maapallolle oli 283 050 272 km (1,892074 AU) sekä Aurinkoon 413 890 464 km (2,766687 AU).

Kuvan iso versio on myös ladattavissa sivustolta; sen avulla komeettaa pääsee katsomaan melkein kuin olisi itse paikan päällä!

Etäisyyttä oli pienimmillään 22. maaliskuuta – siis viime viikon tiistaina – vain noin 3,6 miljoonaa kilometriä. Tiettävästi tätä lähempää on kulkenut vain suomalaistähtitieteilijä Anders Lexellin mukaan nimetty komeetta kesällä 1770; sen etäisyys oli 2,2 miljoonaa kilometriä.

Maan ohi kulkevia kiinnostavia kappaleita tutkitaan aina tarkasti, ja niin tälläkin kertaa. Tähtitieteilijät kuvasivat eri laittein P/2016 BA14 -komeettaa, ja huomasivat siitä ennalta tehtyjen arvioiden menneen hieman metsään.

Kappale osoittautui hyvin mustaksi, sillä se heijaa vain noin 2-3 % siihen osuvasta valosta. Tässä mielessä se on siis hyvin tyypillinen komeetta, koska ne ovat osoittautuneet varsin tummanpuhuviksi. 

Vertailun vuoksi: tumma asfaltti heijastaa noin 4% siihen osuvasta valosta.

Koska kappale heijastaa valoa niin huonosti, se oletettiin todellista pienemmäksi. Oikeasti komeetan ydin oli kooltaan jotain 600 metrin ja 1,2 kilometrin välillä. Tutkahavaintojen mukaan sen halkaisija olisi noin kilometrin luokkaa.

Alun perin oletettiin, että tämä vasta tammikuussa löytynyt kappale olisi ollut asteroidi, mutta kun siltä havaittiin heikko pyrstö, sen luokitus muutettiin komeetaksi. Toisinaan rajanveto komeetan ja asteroidin välillä on hankalaa, ja sen määrittäminen on jopa keinotekoista.

Otsikkokuvana on P/2016 BA14:sta NASAn Mauna Kealla, Havaijilla, sijaitsevalla infrapunateleskoopilla otettu kuvasarja ja alla on tutkahavaintojen perusteella tehty animaatio komeettaytimen pyörimisestä.

P/2016 BA14 löytyi vasta pari kuukautta sitten Havaijilla sijaitsevalla PanSTARRS-teleskoopilla, jonka tehtävänä on nimenomaan etsiä tällaisia kosmisia vaeltajia. Alkuun kohdetta luultiin asteroidiksi, mutta sitten sillä havaittiin himmeä pyrstö: se on siis komeetta.

252P/LINEAR on löytynyt jo aiemmin, huhtikuussa 2000, Maan lähettyville tulevia asteroideja metsästävän LINEAR-projektin (Lincoln Near Earth Asteroid Research) tuloksena. 

Komeettojen radat muistuttavat niin läheisesti toisiaan, että P/2016 BA14, joka on kooltaan noin puolet 230-metrisestä 252P/LINEAR-komeetasta, on saattanut jossain vaiheessa irrota isoveljestään.

"Tiedämme komeettojen olevan varsin hauraita kappaleita, kuten vuonna 1993 löytynyt komeetta Shoemaker-Levy 9 osoitti: se hajosi ohittaessaan Jupiterin. Kenties komeetan 252P vieraillessa edellisen kerran Aurinkokunnan sisäosissa tai kulkiessa Jupiterin ohitse järkäle, jonka nyt tunnemme nimellä BA14, irtosi siitä", arvelee Paul Chodas NASAn NEO-keskuksesta (Center of NEO Studies).

Kaksikko valloittaa kertaheitolla lähimpien tunnettujen komeettaohitusten kakkos- ja nelossijat. Toukokuussa 1983 IRAS-Araki-Alcock ohitti Maan 4,7 miljoonan kilometrin päästä ja heinäkuussa 1770 suomalaistähtitieteilijän mukaan nimetty komeetta Lexell käväisi ainoastaan 2,2 miljoonan kilometrin etäisyydellä. 

252P/LINEAR on lähimpänä Maata 21.3. kello 14.14 ja P/2016 BA14 22.3. kello 16.30 Suomen aikaa. Ohitus tapahtuu meikäläisittäin päiväsaikaan eikä komeettoja voi pienestä etäisyydestä huolimatta nähdä muutenkaan paljain silmin eikä ihan pienellä kaukoputkellakaan. Ammattitähtitieteilijöiden laitteilla niitä sen sijaan seurataan tarkoin. 

"P/2016 BA14 ei ole meille uhka. Päinvastoin se tarjoaa erinomaisen tilaisuuden hankkia lisää tietoa komeetoista", Chodas rauhoittelee.

Lähiohituksesta kerrottiin NASAn uutissivuilla. 

Kuva: NASA/JPL-Caltech 

Kaikkiaan kahdeksaa komeettaa on tutkittu avaruusluotaimien avulla, ja näissä kaikissa tapauksissa komeetan ydin on herättänyt luonnollisesti eniten kysymyksiä.

Komeetat ovat jäisiä kappaleita, jotka ovat ikään kuin jätteitä siitä kun Aurinkokunta syntyi noin 4,6 miljardia vuotta sitten.  Jään lisäksi niissä näyttää olevan pölyä ja kiveä, ja siksi niiden voisi olettaa olevan hieman vettä tiheämpiä – jos ytimet ovat tiivistä ainetta.

Koska mittausten mukaan komeettaytimien tiheys on kuitenkin hyvin pieni, on niiden oltava sisältä huokoisia tai jopa osittain onttoja. 

Nyt, ensimmäistä kertaa komeettatutkimuksen historiassa, on ydintä pystytty sondaamaan pitkän ajan kuluessa eri puolilta ja hyvin tarkasti. 

Luotaimen CONCERT-radiotutkimuslaite on paljastanut jo aikaisemmin, että kaksiosaisen komeetan “pää” on varsin tiukkaa tavaraa ainakin muutaman kymmenen metrin resoluutiolla tutkittuna. 

Viime viikolla Nature-lehdessä julkaistussa artikkelissa saksalainen Martin Pätzoldin johtama tutkimusryhmä kertoo osoittaneensa edelleen, ettei Churyumov-Gerasimenkon koko ytimessäkään ole suuria onkaloita. 

Ytimen tiheys on pieni, vain 533 kg/m³. Luku on saatu yksinkertaisesti siten, että luotaimen rataa tarkasti tutkimalla on voitu ytimen massaksi arvioida hieman alle 10 000 miljoonaa tonnia ja OSIRIS-kameralaitteiston kuvien avulla tehdyn tarkan kolmiulotteisen mallin mukaan ytimen tilavuus on  18,7 km³.

Pätzoldsin ryhmä sai tuloksensa tutkimalla hyvin tarkasti Rosetta-luotaimen radiosignaalin Doppler-siirtymää, joka johtuu siitä kun komeetan ydin vaikuttaa luotaimen kiertorataan vetovoimallaan.

Kun luotain on kiertänyt komeettaydintä eri alueiden päällä ja eri korkeuksilla, on ytimen massajakautumasta saatu siten muodostettua kartta; suuret sisäiset “tyhjät” alueet olisivat saaneet aikaan niin olennaisia muutoksia luotaimen lentoradassa, että ne olisi havaittu radiosignaalin taajuutta analysoimalla.

Radiosignaalin siirtymän paljastamisen teknisen haastavuuden lisäksi ratamuutosten laskeminen oli varsin mutkikasta.

“Meidän täytyi ottaa huomioon Auringon ja planeettojen vaikutukset lentorataan, kuten myös kääpiöplaneettojen ja asteroidien vetovoimat”, kertoo Pätzold.

“Newtonin lait kertovat tarkasti miten luotain liikkuu painovoimakentässä ja onneksi nämä kaikki pienetkin painovoimavaikutukset otetaan nykyisin rutiininomaisesti huomioon luotaimen lentorataa suunniteltaessa ja seurattaessa.”

Kerroimme lokakuussa 2015 oudosta Tabbyn tähdestä. Se sai tuolloin huomiota satunnaisten himmenemistensä vuoksi. Jokin ulkopuolinen ja toistaiseksi selittämätön peittää tähden valoa vuorokausia kerrallaan. Kirkkausvaihtelut eivät ole itse tähdestä peräisin.

Villeimmissä ideoissa tähteä ympäröi vieraan sivilisaation satelliittiarmada. Todennäköisempi syy himmenemiselle on kuitenkin tähteä kiertävien komeettojen aiheuttama varjostus. Löydön tehneessä tutkimuksessa oli mukana myös Turun yliopiston tutkija Heidi Korhonen, joka kertoi näkemyksiään aiemmassa jutussamme.

Nyt tähti on osoittautunut entistäkin oudommaksi. Se on nimittäin himmentynyt hiljakseen ainakin sadan vuoden ajan. Bradley Schaefer jätti tutkimuksensa aiheesta arXiv-palveluun 13.1.2016.

Tutkimuksessa perehdyttiin tarkasti Harvardin yliopiston vanhoihin tähtikuviin. Tabbyn tähti oli kuvattu niissä 1581 kertaa vuosien 1890 ja 1989 välillä, mutta kuvista vain 1232 täytti tutkimuksen laatukriteerit. Tähden kirkkaus keskiarvotettiin lopuksi viiden vuoden jaksoissa, jotta päästiin käsiksi pitkän ajan suuntauksiin.

Komeetta 67P/Churyumov–Gerasimenkoa kohta puolentoista vuoden ajan tutkineen Rosetta-luotaimen lento on ollut tähän mennessä jo uskomaton menestys, mutta koko tutkimusajasta on jäänyt yksi hapan sivumaku: sen upeita, tarkkoja OSIRIS-kameralaitteiston ottamia kuvia on saatu ihasteltavaksi vain muutamia.

Tämä johtuu luotaimen suunnittelun alkuaikoina – kauan ennen sosiaalista mediaa ja internetiä – tehdyistä sopimuksista, joiden mukaan tutkimuslaitteiden valmistaneet ja rahoittaneet tahot saavat niiden tuotokset ensinnä käyttöönsä. Se on ymmärrettävää, sillä etenkin Rosettan kaltaisessa hankkeessa tuloksena on tieteellisesti äärimmäisen kiinnostavia tietoja, ja kenties koko uransa instrumentin rakentamiseen laittaneet tutkijat haluavat päästä ensinnä käyttämään tietoja hyväkseen.

Pieni panttausaika kuvien ottamisen ja julkistamisen välillä onkin ymmärrettävä, mutta OSIRIS-kameran suhteen tämä on ollut tuskaa. Olemme kaikki odottaneet sen ottamia kuvia, koska jo säännöllisesti julkaistuista navigointikameran kuvista on voinut nähdä miten upea kohde Chury on.

Kameran tehnyt saksalaisryhmä on tulkinnut sopimuksia kenties hieman liian pilkulleen, mutta on upeaa, että kuvia aletaan nyt saada säännöllisesti ihasteltavaksi.

OSIRIS-kameralaitteiston korkearesoluutioiset, eri zoom- ja laajakulma-kameroilla otetut kuvat tulevat nettiin tästä alkaen ja näyttävät miltä komeetta on näyttänyt edellisenä päivänä. Kuvat on katsottavissa omalla nettisivullaan ja tieto uuden kuvan saapumisesta on mahdollista tilata sähköpostiin.

Tämä onkin hyvä mahdollisuus, sillä kuvia ei tule ainakaan vielä ihan joka päivä: niiden saaminen riippuu luotaimen ohjelmasta, tiederyhmän toimista ja siitä, että OSIRIS ei välttämättä ota kuvia joka päivä.

Odotettavissa on vähintään kuva viikossa, mutta usein kuva päivässä.

Kuvien mukana on lyhyt tutkijaryhmän jonkun jäsenen tekemä selitys sekä perustiedot, kuten etäisyys komeetasta, kuvan ottoaika sekä kyseisen kuvan resoluutio.

Kuvat tulevat osoitteeseen planetgate.mps.mpg.de:8114/Image_of_the_Day/public ja suora osoite sähköpostilistalle on osiris-pi@mps.mpg.de.

Tasan vuosi sitten Rosetta-komeettaluotaimen pieni Philae-laskeutuja hiipui Churyumov-Gerasimenkon pinnalla.

Se onnistui paitsi laskeutumaan komeetan ytimen pinnalle, vaikkakin pomppien, ja pystyi käymään läpi lähes kokonaan sille asetetut tieteelliset tavoitteet ennen kuin sen pariston lataus putosi niin alas, että laskeutuja meni automaattisesti uneen.

Viime kesänä laskeutujaan onnistuttiin olemaan uudelleen yhteydessä useampaankin kertaan, mutta sillä ei päästy tekemään uusia varsinaisia havaintoja ennen kuin yhteys jälleen kadotettiin.

Juuri nyt uudelleen lähemmäksi komeettaa tullut Rosetta on jälleen kuuntelemassa uudelleen olisiko Philae edelleen hengissä. Jo kesällä sen radiolaitteissa havaittiin vikaa, joten voi olla, että laskeutuja on hereillä, mutta ei vain pysty kommunikoimaan Rosetta-luotaimen kanssa.

Vuoden kuluessa kuitenkin Philaen huiman pomppulaskeutumisen kulku on onnistuttu selvittämää varsin tarkasti, ja se on paljastunut oletettuakin rajummaksi. 

Pieni, pippurinen pikkulaskeutuja sai kestää kovia iskuja ja pyöritystä, mutta tämä vain lisää kunnioitusta sitä ja sen suunnittelijoita kohtaan: kyseessä on ehdottomasti eräs jännimmistä laskeutumisista minkään aurinkokunnan taivaankappaleen pinnalle!

Laskeutumisen kulku selviää alla olevasta videosta.