ylikulku

Merkuriuksen ylikulun kuviin tunki yllätysvieras avaruudesta

Ti, 05/10/2016 - 10:06 Jari Mäkinen
ISS ja Merkurius. Max Yang, John Zhou

Kuten monet lukijoistamme huomasivat, eilen oli Merkuriuksen ylikulku: aurinkokuntamme sisin planeetta vaelsi radallaan lähes täsmälleen Maan ja Auringon välistä ja sai aikaan jännittävän taivaallisen näytelmän. Kyllä, se oli hidas meidän mielestämme, mutta hyvin nopea tähtitieteellisessä mielessä.

Päivän kuvaSuomessa ylikulku alkoi kello 14.12, jolloin Aurinko oli taivaalla korkealla. Aurinko ennätti laskea suuressa osassa Suomea ennen ylikulun päättymistä, mutta pohjoisessa saatettiin ihailla Merkuriuksen koko taaperrus Auringon kiekon läpi. 

Tapahtuma oli havaittavissa samaan tapaan koko maailmassa, missä vain Aurinko oli näkyvissä ylikulun aikaan, ja sitä kuvattiinkin mitä erilaisimmilla kaukoputkilla ja kameroilla.

Innokkaimmat huomasivat jo etukäteen, että ylikulun aikaan tapahtuu joistain paikoista katsottuna myös toinen ylikulku: Kansainvälinen avaruusasema sattui sopivasti mukaan kuviin.

Niinpä päivän kuvana on tällainen kaksoisylikulku. Max Yang ja John Zhou kuvasivat ylikulkuja Kanadassa, Brittiläisessä Columbiassa (siis länsirannalla Vancouverin luona Suamishissa, ja he saivat avaruusaseman kuvaan todella hienosti. Kuvassa on yhdistettynä 29 kuvaa, jotka he ottivat noin yhden sekunnin aikana.

Kuva näyttää myös mainiosti minkä kokoiselta ISS näyttäisi, jos pystyisimme sitä katsomaan häiriöttä. Se on auringonpilkkuryhmän kokoinen, mutta yötaivaalla ollessaan se on niin kirkas, että silmä ei erota siitä muotoa – vaikka periaatteessa voisimme erottaa sen rungon ja aurinkopaneelit juuri ja juuri.  

Merkurius on kuvassa keskellä Auringon oikeanpuolista puoliskoa. Lisäksi kuvassa näkyy auringonpilkkuja avaruusaseman "radan" vasemmalla puolella.

Kuva: Max Yang ja John Zhou

Merkurius vaeltaa Aurinkoon

La, 05/07/2016 - 09:18 Markus Hotakainen
Merkurius iltataivaalla

​Tai jos tarkkoja ollaan, Auringon editse. Pari viikkoa sitten iltataivasta koristanut Merkurius on maanantaina 9.5. täsmälleen Maan ja Auringon välissä, ja näkyy hitaasti liikkuvana tummana täplänä Auringon kirkasta pintaa vasten.

Mikäli Merkuriuksen ja Maan radat olisivat samassa tasossa, Merkurius kulkisi Maasta katsottuna Auringon edestä joka kierroksellaan. Ylikulku toistuisi silloin noin kolmen kuukauden välein.

Merkuriuksen ratataso on kuitenkin noin seitsemän astetta kallellaan, joten planeetan vaeltaessa Maan ja Auringon välistä se kulkee useimmiten joko Auringon ylä- tai alapuolelta. Ylikulku sattuu noin seitsemän vuoden välein, aina joko toukokuussa tai marraskuussa

Tietyltä paikalta ylikulkuja ei kuitenkaan näy niin usein eivätkä ne näy muutenkaan aina yhtä hyvin. Näkymiseen vaikuttaa luonnollisesti se, onko Aurinko ylipäätään horisontin yläpuolella oikeaan aikaan.  

Merkuriuksen ylikulku kestää myös niin pitkään, että Aurinko voi laskea kesken kaiken, tai se nousee vasta kun Merkurius on jo Auringon edessä. 

 

Edellisen kerran Merkuriuksen ylikulku näkyi Suomesta 7.5.2003. Kuva © Jorma Koski.

Maanantaina Merkurius kulkee Auringon editse meikäläisittäin varsin edullisesti. Ylikulku alkaa kello 14.12, jolloin Aurinko on taivaalla korkealla, eteläisimmästä Suomesta katsottuna yli 45 asteen korkeudella.

Merkurius kulkee hieman Auringon keskipisteen alapuolelta ja "syvimmillään" ylikulku on kello 17.56. Osassa Suomea Aurinko ehtii laskea ennen kuin Merkurius jättää sen taakseen, mutta pohjoisessa ylikulku näkyy loppuun asti. Tosin Aurinko on silloin Utsjoellakin vain muutaman asteen korkeudella, joten havaintopaikan on syytä olla hyvin aukea. 

Merkurius on planeetoista pienin ja lähimmilläänkin sen etäisyys Maasta on suuri – esimerkiksi maanantaisen ylikulun aikaan melkein 90 miljoonaa kilometriä – joten se näkyy vain pienenä tummana pisteenä Auringon kirkasta pintaa vasten.

Paljain silmin Merkuriusta ei pysty erottamaan, mutta tavallisella kiikarilla jo joten kuten. Parhaiten ylikulkua pystyy seuraamaan kaukoputken avulla.

VAROITUS!!!

Aurinkoa ei saa koskaan katsoa minkäänlaisella optisella apuvälineellä – kameralla, kiikarilla tai kaukoputkella – ilman asianmukaista, nimenomaan Auringon katseluun tarkoitettua suodinta. 

Joidenkin kaukoputkien mukana tulee okulaariin ruuvattava pieni suodin, mutta sellainen ei ole turvallinen. Suodin on kaukoputken polttopisteessä, jossa lämpötila nousee niin korkeaksi, että suodin voi rikkoutua ja päästää tuhoa tekevän auringonvalon suoraan silmään.

 

Turvallinen tapa katsella Aurinkoa

 

Ainoa täysin turvallinen aurinkosuodin on kaukoputken etupäähän asennettava versio. Silloinkin on pidettävä huolta, että suodin on kiinnitetty kunnolla eikä putoa kesken havaintojen, jolloin auringonvalo pääsee suoraan silmään.

Auringon kuvan voi myös heijastaa kiikarin tai kaukoputken läpi valkoiselle pahville, mutta silloinkin voi tapahtua vahinkoa kiikarille tai kaukoputkelle, jos sen sisällä on muoviosia.

VAROITUS!!!

Merkuriuksen ylikulku on niin verkkainen tapahtuma, että siihen ehtivät hitaimmatkin mukaan. Pienen tumman pisteen vaellus Auringon kiekon editse kestää tuntikausia, joten sinä aikana voi sääkin muuttua jo moneen kertaan.

Jos alkuiltapäivästä on pilvistä, iltaa kohti sää voi vielä seljetä. Tällä hetkellä maanantain sääennuste on melkoisen lupaava, mikä olisi taivaallisen tapahtuman kannalta hienoa. Seuraavan kerran Merkuriuksen ylikulku näkyy yhtä hyvin Suomesta vasta vuosisadan puolivälissä, vuonna 2049.   

 

Onko avaruuden äly löytänyt jo meidät?

Ti, 03/01/2016 - 20:35 Markus Hotakainen
Maan ylikulku

Muita tähtiä kiertäviä eksoplaneettoja tunnetaan jo lähes 2 000. Suurin osa niistä on löydetty tarkkailemalla muutoksia tähtien kirkkauksissa, kun planeetat vaeltavat Maasta katsottuna niiden editse.

Entä jos tilanne käännetään päälaelleen? Onko jokin vieras sivilisaatio jo löytänyt maapallon samalla menetelmällä?

René Heller ja Ralph Pudritz ovat määritelleet avaruuden suunnat, mistä kannattaa etsiä älyllisiä olentoja, jotka kenties ovat jo selvillä olemassaolostamme. 

Tutkijoiden mukaan jatkossa kannattaa haravoida erityisesti alueita, joilta katsottuna Maa kulkee säännöllisesti Auringon editse.

Ajatus on sinänsä yksinkertainen ja suoraviivainen. Jos jokin kaukainen planeetta sijaitsee Maan ratatason eli ekliptikan suunnassa, sieltä nähtynä kerran vuodessa tapahtuu Maan ylikulku. Mikäli planeettaa asustaa teknisesti kehittynyt sivilisaatio, se pystyy tarkastelemaan jopa kotiplaneettamme ilmakehän koostumusta – ja päättelemään, että täällä on elämää.

Tutkimuksen kriteerinä oli, että kaukaiselta planeetalta katsottuna Maa näyttää kulkevan alle puolen Auringon säteen etäisyydeltä sen editse kiekon keskipisteestä mitattuna. Tällaiset planeetat sijoittuvat taivaalla kapeaan nauhaan, jonka pinta-ala on ainoastaan noin 1/2000 koko taivaanpallosta.

 

 

"Strategian keskeinen tekijä on rajoittaa etsintä taivaalla hyvin pienelle  alueelle. Silloin voimme kenties saada ihmisiän puitteissa selville, ovatko Maan ulkopuoliset tähtitieteilijät löytäneet kotiplaneettamme. He ovat ehkä todenneet, että Maalla on elämästä kertova ilmakehä ja yrittävät siksi saada meihin yhteyden", arvioi Heller.

Kaikki tähdet eivät ole otollisia elämän kannalta suotuisille planeetoille. Massiivisten tähtien elinkaari on todennäköisesti liian lyhyt, jotta sitä kiertävällä planeetalla ehtisi kehittyä elämää – tai ainakaan älyä – ennen kuin tähti alkaa olla jo kehityksenä loppuvaiheissa.

Tutkijat listasivat tunnetut tähdet, jotka ovat sekä taivaalla tutkimuksen rajaamalla alueella että elämän kehittymisen kannalta suotuisia. Tuloksena on 82 auringonkaltaisen lähitähden luettelo, joka voisi toimia lähtökohtana kohdennetulle SETI-tutkimukselle (Search for Extra-Terrestrial Intelligence).

Linnunradan tähdistä useimmat ovat kuitenkin Maasta katsottuna niin himmeitä, että niitä ei kyetä lainkaan havaitsemaan. Siksi tutkijat arvioivat kotigalaksimme tähtitiheyttä koskevien laskelmien perusteella, kuinka monta tähteä ekliptikan tason suunnassa on ja kuinka monella niistä voi olla planeetta, jolla on kehittynyt älyllistä elämää.

Tulos: noin 100 000.

Niiden etsimisessä tulee apuun PLATO-luotain, jonka Euroopan avaruusjärjestö ESA suunnittelee laukaisevansa vuonna 2024. Sen tavoitteena on löytää nimenomaan pieniä, maankaltaisia planeettoja. 

"PLATO saattaa nähdä sellaisten eksoplaneettojen aiheuttamia ylikulkuja, joiden mahdolliset asukit pystyisivät havaitsemaan Maan vaeltavan Auringon editse", Heller toteaa. "Silloin sekä heillä että meillä olisi mahdollisuus tutkia toistemme planeettoja."

Tutkimuksesta kerrottiin Max Planck -instituutin uutissivuilla.

Kuvat: NASA/Axel Quetz (MPIA)/Axel Mellinger, Central Michigan University

 

 

Kepler Kakkonen – eksoetsijän jatkoaika

Ke, 06/25/2014 - 11:44 Markus Hotakainen

Toistaiseksi menestyksekkäin eksoplaneettojen etsintäohjelma on ollut Kepler. Havaintolaitteena on avaruuteen sijoitettu teleskooppi, jossa on 1,4 metrin läpimittainen peili. Teleskoopin aukko on rajattu 95 senttimetriin, jolloin näkökentän halkaisija on 12 astetta, siis yli 20-kertainen Kuun näennäiseen läpimittaan verrattuna.

Koska Kepler-avaruusteleskoopilla ei ole tarkoitus ottaa mahdollisimman tarkkoja kuvia, sen muodostama näkymä on hieman epätarkka. Tähdet eivät ole pistemäisiä vaan pieniä kiekkoja. Silloin teleskoopin päätehtävä eli tähtien kirkkauden mittaaminen on helpompaa ja tarkempaa.

Tähtien kirkkauksia tarkkaillaan instrumentilla, jossa on kaikkiaan 42 ccd-ilmaisinta. Periaatteessa samanlaista kennoa kuin digikameroissa. Kooltaan ne ovat kuitenkin paljon suurempia ja muodostavat noin puolimetriä kanttiinsa olevan 95 megapikselin ”kameran”. Näin tehokkaan ilmaisimen keräämä tietomäärä on niin suuri, että sen lähettäminen teleskoopista radioteitse suoraan ja reaaliaikaisesti Maahan on mahdotonta.

Havaintoaineistosta karsiutuvat ensin pois kaikki tähdet, joiden kirkkaus on pienempi kuin 16 magnitudia (himmeimmät paljain silmin näkyvät tähdet ovat magnitudia kuusi), sitten tiedot tallennetaan tietokoneen muistiin ja kerran kuussa Kepler lähettää tekemänsä havainnot datapakettina Maahan.

Avaruusteleskooppi laukaistiin keväällä 2009 radalle, jolla se kiertää Aurinkoa hieman Maan radan ulkopuolella. Kiertoaika on 373 vuorokautta, joten Kepler jää jatkuvasti hieman jälkeen Maasta. Näin varmistettiin, että oma kotiplaneettamme ei häiritse vetovoimallaan eikä heijastamallaan valolla teleskoopin toimintaa.

12 asteen läpimittainen näkökenttä suunnattiin kohti Joutsenen, Lyyran ja Lohikäärmeen tähdistöjä. Siten Kepler tarkkaili tähtiä, jotka ovat Linnunrataa kiertävän Aurinkokunnan suhteen menosuunnassa. Näin näkökenttään saatiin tähtiä, jotka ovat Linnunradan tasossa ja suunnilleen samalla etäisyydellä sen keskustasta kuin Aurinko. Joidenkin teorioiden mukaan sillä saattaa olla merkitystä planeettojen elinkelpoisuuden kannalta.

Keplerin tarkkailemalla alueella on noin 150 000 tähteä, jotka ovat pääsarjassa eli kehityksensä rauhallisessa ja pitkäaikaisimmassa vaiheessa. Eksoplaneettojen etsintä perustuu siihen, että tähden editse kulkiessaan ne peittävät pienen osa tähdestä taakseen, jolloin sen valo himmenee hiukan: Maan kokoluokkaa olevan planeetan tapauksessa prosentin sadasosan verran.

 

Keplerin ylivoimaisena etuna on, että se tarkkaili kaikkia 150 000 tähteä samanaikaisesti ja jatkuvasti. Menetelmän rajoituksena puolestaan on, että planeetan ratatason on oltava lähellä suuntaa, josta tähteä tarkastellaan. Jos oletetaan, että auringonkaltaisella tähdellä on maankaltainen planeetta, joka kiertää sitä samalla etäisyydellä kuin Maa kiertää Aurinkoa, rata on planeetan löytymisen kannalta sopivassa asennossa noin puolen prosentin todennäköisyydellä.

Havaittavienkin eksoplaneettojen löytymistä puolestaan hidastaa se, että ylikulun aiheuttama tähden kirkkauden himmeneminen on mitattava kolmeen otteeseen, jotta löytö voidaan varmistaa. Lähempänä tähteä kiertävä planeetta kulkee sen editse lyhyemmin väliajoin, joten niiden olemassaolon varmistaminen onnistuu nopeammin. Jos otetaan jälleen vertailukohdaksi Maa, samankokoisen ja samanlaisella radalla kiertävän planeetan olemassaolo varmistuisi vasta kolmen vuoden havaintojen tuloksena.   

Menetelmän rajoituksista huolimatta Keplerin ensimmäiset havainnot kesältä 2009 osoittivat avaruusteleskoopin toimivan odotusten mukaan: se varmisti aiemmin löytyneen eksoplaneetan olemassaolon ja löysi muutamassa viikossa viisi ennestään tuntematonta planeettaa. Varsinaisen havainto-ohjelmansa aikana Kepler listasi yli 3 800 eksoplaneettakandidaattia, joista liki tuhat on jo varmistettu.

Osa lopuista ehdokkaista saattaa osoittautua virhehavainnoiksi, mutta yli 90 prosentin arvellaan kuitenkin olevan todellisia planeettoja. Niiden olemassaolo varmistuu myöhemmin avaruudesta tai maanpinnalta tehdyillä havainnoilla. Jos planeetan kiertoaika on useita vuosia, Kepler ehti neljän vuoden aikana ”nähdä” ainoastaan yhden ylikulun. Sen toiminta nimittäin päättyi alkuperäisessä muodossaan vuonna 2013.

Keplerin suuntaukseen käytettiin gyroskooppeja, joita tarvitaan kolmen suunnan hallintaan kolme. Usein avaruusaluksiin asennetaan varmuuden vuoksi neljä gyroskooppia, niin myös Kepleriin. Onneksi, sillä yksi niistä rikkoutui jo kesällä 2012. Kun toinenkin gyroskooppi meni epäkuntoon keväällä 2013, teleskoopin tarkka suuntaus ei enää onnistunut, joten havainto-ohjelma jouduttiin keskeyttämään.

 

Tutkijat eivät jääneet toimettomina manailemaan huonoa tuuria, vaan suunnittelivat uuden ohjelman, josta Kepler suoriutuisi rampanakin. Sen sijaan, että teleskooppi tuijottaisi vuosikausia täsmälleen samaan suuntaan ja tarkkailisi tähtien kirkkauksia yhdellä ainoalla taivaanalueella, se siirtää säännöllisin väliajoin katsettaan pitkin Maan ratatasoa eli ekliptikaa. Sen suunnassa teleskoopin kääntely onnistuu kahden yhä toimivan gyroskoopin turvin.

Kun tarkkaa suuntausta ei voida enää tehdä ja ylläpitää mekaanisesti, Kepler käännetään sellaiseen asentoon, että se pysyy vakaana Auringon säteilypaineen ansiosta. Avaruusteleskoopin aurinkopaneelit muodostavat sen toiselle puolelle harjakattomaisen rakenteen. Kun teleskooppi käännetään kiertoratansa tason suuntaiseksi ja ”katonharja” suoraan kohti Aurinkoa, säteilypaine jakautuu paneeleihin tasaisesti ja pitää teleskoopin tukevasti samassa asennossa.

Uuden menetelmän ansiosta Kepler voi tuijottaa samaan suuntaan kerrallaan noin 2,5 kuukauden ajan. Sitten sitä on käännettävä uudestaan, jotta Aurinko ei pääse paistamaan suoraan teleskooppiin ja kärventämään sen herkkiä ilmaisimia. Ensimmäinen 75 vuorokauden havaintojakso alkoi toukokuussa ja kahden vuoden aikana on tarkoitus toteuttaa 9–10 samanpituista jaksoa.

Lyhyt havaintoaika yhtä aluetta kohti pienentää todennäköisyyttä löytää uusia ja etenkin maankaltaisia planeettoja auringonkaltaisilta tähdistä. Uusien planeettojen kiertoaika voi olla korkeintaan kolmisen viikkoa, jotta ylikulkuja kertyy varmaan havaintoon vaaditut kolme kappaletta.

Siksi Kepler tekee K2-ohjelman aikana eksoplaneettojen etsinnän lisäksi havaintoja eri-ikäisistä tähdistä, supernovista, tähtijoukoista ja aktiivisista galakseista. Samalla saadaan listattua lupaavia kohteita tuleville avaruusteleskoopeille, esimerkiksi vuonna 2018 laukaistavalle Webb-avaruusteleskoopille, jota on tarkoitus käyttää myös eksoplaneettojen metsästykseen.

Varsinaisten havaintojen aloittamista edelsi puolentoista kuukauden testijakso, jonka aikana improvisoitu suuntausmenetelmä osoittautui hyvin tarkaksi. Keplerin näkökentän todettiin vaeltavan ainoastaan yhden pikselin verran kuudessa tunnissa. Tekemällä ohjausraketeilla aika ajoin pientä hienosäätöä päästään liki samaan tarkkuuteen kuin varsinaisen havainto-ohjelman aikana. Polttoaineen kulutuskin on niin vähäistä, että sen lasketaan riittävän kolmen vuoden jatkoaikaan.

Havaintojakson ensimmäisen puolentoista viikon aikana Kepler löysi jo kolme eksoplaneettaehdokasta, jotka kaikki ovat kooltaan Jupiterin luokkaa. Tutkijat odottavat, että K2-ohjelmalla saadaan haaviin maankaltaisten ja jättiläisplaneettojen välimaastossa olevia kiertolaisia sekä vasta syntymässä olevia planeettoja, jotka piileksivät osittain protoplanetaaristen kiekkojen sisällä. Niiden myötä saataisiin tietoa myös planeettajärjestelmien synnystä ja varhaisista kehitysvaiheista.