Nasan viikoittainen New Horizons -luotaimen ottamien kuvien julkaisutahti pitää, ja eilen vuorossa oli koko joukko hämmästyttäviä yksityiskohtia Pluton pinnalta. Kuvissa näkyy käärmeen nahalta näyttäviä muodostelmia ja todella kummallisia "saaria" jäälakeuksien keskellä.

Kuvissa näkyy aikaisempien lähikuvien tapaan merkkejä monimutkaisista geologisista prosesseista, joissa on metaanijäätä, vesijäätä ja typpeä eri muodoissaan. Vesijää käyttäytyy todennäköisesti kuin kallio maapallolla ja nestemäinen typpi on kuin meikäläinen vesi: sitä on toisinaan nesteenä, toisinaan jäänä, ja kumpikin saa aikaan eroosiota vesijäämuodostelmiin.

Lisäksi Pluton kaasukehä aiheuttaa omat ilmiönsä. Kaasukehästä härmistyy tai tiivistyy typpeä pinnalle, pinnan päällä nähdään usvaa ja todennäköisesti Plutossa on myös tuulia, jotka muovaavat maisemaa dyyneiksi ja saavat aikaan eroosiota. Pluto on samaan aikaan painajainen ja todeksi tullut päiväuni planeettageologeille sekä kaasukehätutkijoille. Alla on muutamia jännittävimpiä uusia kuvia.

Otsikkokuvana tässä jutussa on kuitenkin kokokuva Plutosta New Horizons -luotaimen värikamera MVIC:in kuvaamana. Tämä jättikokoinen kuva Plutosta (huom. alkuperäinen, linkin takana oleva kuva on kooltaan yli 85 MB) on yksi ja ainoa kameran ottama kuva, jota on käsitelty. Kuvaa on suurennettu ja sen eri värikanavia on käsitelty ja tarkennettu kutakin erikseen, jolloin tuloksena on noin 8000 pikseliä kanttiinsa oleva supertarkka kuva kääpiöplaneetasta. Kuvassa erottuu parhaimmillaan 1,3 km kooltaan olevia yksityiskohtia.

Tätä parempaa ja suurempaa kuvaa ollaan parhaillaan koostamassa useammista kuvista, joista kukin on tätä tarkempi. Ohilennon aikana luotain oli niin lähellä Plutoa, että se ei mahtunut kokonaisena kameran kuvakenttään.

Kuvaa katsoessa kannattaa muistaa, että värejä on liioiteltu – paljain silmin katsottuna Pluto olisi hieman pliisumpi näky.

Tai näin tutkijat olettavat. Voyager-luotainten 1980-luvun alussa ottamista kuvista löytyi jo vuosikymmeniä sitten Saturnuksen pohjoisilta napaseuduilta, noin 78. leveysasteen tietämiltä, mutteria muistuttava kuusikulmainen pilvimuodostelma. Se on ilmeisen pysyvä, sillä vuodesta 2004 planeettaa kiertänyt Cassini-luotain on pystynyt tutkimaan sitä tarkemmin.

Kyseessä ei ole mikään pilvenhattara, sillä muodostelmalla on läpimittaa 32 000 kilometriä – eli 2,5 kertaa Maan halkaisija – ja korkeutta noin 100 kilometriä. Kuusikulmio pyörii jokseenkin samalla vauhdilla kuin Saturnus ja sen reunoilla puhaltaa yli 300 kilometrin tuntinopeudella samankaltaisia suihkuvirtauksia kuin Maan ilmakehässä, mutta paljon suuremmassa mittakaavassa.

Kuvion synnystä on esitetty erilaisia teorioita, mutta tähän saakka ne eivät ole onnistuneet selittämään läheskään kaikkia sen eriskummallisia piirteitä. Nyt on melko yksinkertaisen simulaation avulla saatu jäljiteltyä todellista ilmiötä varsin hyvin. 

Mikäli kaikki sujuu suunnitelmien mukaan, ensi maanantaina kaakkoisessa Intiassa sijaitsevasta Satish Dhawan -avaruuskeskuksesta kohoaa Maata kiertävälle radalle Astrosat-tutkimussatelliitti. 

Sillä on tarkoitus tutkia mustia aukkoja – niin tähdenmassaisia kuin supermassiivisiakin – sekä neutronitähtiä. Astrosatilla on massaa lähes 1,5 tonnia ja siinä on neljä samaan suuntaan osoittavaa teleskooppia.

Niillä voidaan tehdä havaintoja laajalla aallonpituusalueella näkyvästä valosta ultravioletti- ja röntgensäteilyyn saakka. Lisäksi satelliitissa on mittalaite, joka tarkkailee kirkkaita, lyhytaikaisia ilmiöitä.

Tutkimalla avaruuden kohteista tulevan säteilyn aika- ja spektririippuvuutta tähtitieteilijät pyrkivät saamaan paremman käsityksen mustia aukkoja ympäröivästä aineesta ja sen käyttäytymisestä voimakkaassa gravitaatiokentässä. 

Satelliitin ja sen instrumenttien rakentamiseen ovat osallistuneet Tatan perustutkimuksen instituutti TIFR (Tata Institute for Fundamental Research), Intian tähtitieteen instituutti IIA (Indian Institute for Astronomy) ja Intian yliopistojen tähtitieteen ja astrofysiikan keskus IUCAA yhteistyössä Intian avaruustutkimusjärjestön ISROn (Indian Space Research Organisation) kanssa. Hankkeessa ovat mukana myös Kanadan avaruusjärjestö ja Leicesterin yliopisto Isosta-Britanniasta. 

Uudesta satelliitista kerrottiin Leicesterin yliopiston uutissivulla.

Kuva: Indian Space Research Organisation (ISRO)

Viime vuoden elokuusta saakka Churyumovin-Gerasimenkon komeettaa lähietäisyydeltä tutkinut Rosetta-luotain on nyt selvittänyt, mitä komeetan pinnalla ja pinnan alla tapahtuu eri vuorokaudenaikoina.

Komeetta oli lähimpänä Aurinkoa vähän yli kuukausi sitten, 13. elokuuta, ja nyt se on taas etääntymässä siitä. Ydin on kuitenkin edelleen aktiivinen. Rosetta suuntasi VIRTIS-spektrometrin (Visible, InfraRed and Thermal Imaging Spectrometer) komeetan "kaulalla" olevalle Hapi-alueelle. Sen kohdalla jäätä katoaa ja ilmestyy ytimen 12 tunnin mittaisen pyörähdyksen tahdissa.   

"Löysimme mekanismin, joka tuottaa komeetan pinnalle uutta jäätä joka pyörähdyksellä. Se pitää komeetan 'elossa'", toteaa tutkimusta johtanut Maria Cristina De Sanctis.

VIRTIS-spektrometrillä tehtiin havaintoja neliökilometrin laajuisesta alueesta 12.-14. syyskuuta. Komeetta oli silloin noin 500 miljoonan kilometrin etäisyydellä Auringosta.

"Näimme tutkimuksen kohteena olleen alueen spektrissä selviä merkkejä vesijäästä, mutta ainoastaan silloin, kun osa siitä oli varjossa", De Sanctis kertoo. "Kun Aurinko paistoi samoille seuduille, jää oli kadonnut. Se osoitti, että vesijään esiintymisessä on jaksollinen vaihtelu, joka seuraa komeetan pyörimisliikettä."

Havaintojen perusteella pinnalla ja muutaman senttimetrin syvyydessä oleva vesijää sublimoituu eli muuttuu auringonpaisteessa vesihöyryksi, joka karkaa komeetasta. Kun alue joutuu ytimen pyöriessä pimentoon, pinta jäähtyy jälleen nopeasti.

Pinnan alla lämpötila pysyy kuitenkin riittävän korkeana, jotta jään sublimoituminen jatkuu. Vesihöyry kulkeutuu komeetan huokoisessa aineessa pinnalle, missä se härmistyy eli muuttuu taas jääksi. Näin pinnalle muodostuu yön aikana uusi kerros jäätä. Auringon noustessa kierros alkaa jälleen alusta.

"Teoreettisten mallien ja muista komeetoista tehtyjen havaintojen perusteella oletimme tällaisen vesikierron olevan kenties käynnissä, mutta kiitos Rosettan saimme Churyumovin–Gerasimenkon komeetasta sille todisteet", iloitsee Fabrizio Capaccioni, VIRTIS-spektrometrin päätutkija.

Tehtyjen mittausten perusteella oli mahdollista arvioida vesijään runsaus suhteessa muihin komeetan ytimessä esiintyviin aineisiin. Tutkitulla alueella vesijää muodostaa muutaman sentin paksuisesta pintakerroksesta 10–15 %.

Samalla selvisi, kuinka paljon tältä pieneltä alueelta vapautui vesihöyryä verrattuna koko komeetan "tuotantoon": noin kolme prosenttia. Vertailutiedot perustuvat mittauksiin, jotka on tehty Rosettan MIRO-mikroaaltoilmaisimella (Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter).

"Rosetta pystyy seuraamaan komeetassa tapahtuvia muutoksia sekä lyhyillä että pitkillä aikaväleillä, joten odotamme innolla pääsevämme yhdistämään kaiken saamamme tiedon ja ymmärtämään paremmin tämän ja muidenkin komeettojen kehitystä", arvioi Rosettan päätutkija Matt Taylor.

Tuloksista kerrottiin ESAn uutissivuilla ja niitä esitellään myös Euroopan planeettatutkimuskokouksessa Nantesissa ensi viikolla. Tutkimus on julkaistu Nature-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/OBS DE PARIS-LESIA/DLR; M.C. De Sanctis et al (2015) // ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0

Eilisessä päivän kuvassa teleskooppi chillaili leppoisasti Chilessä. Mutta viime viikon keskiviikkona illalla paikallista aikaa, 16. syyskuuta klo 19:54, eilisen kuvan observatoriokin tärisi kunnolla, kun 8,3 magnitudin maanjäristys vavisutti Chilen rannikkoa. Järistyksen keskus oli 46 kilometrin päässä Illaperin kaupungin luona noin 25 kilometriä meren alla ja se kesti kolmen minuutin ajan. Sitä seurasi useita jälkijäristyksiä, joista suurimmat olivat yli kuuden magnitudin – siis voimakkaita jo sellaisinaan.

Järistys tuntui Argentiinassa Buenos Airesissa ja Brasiliassa São Paulossa saakka.

Tavallista suurempi järistysaktiivisuus jatkuu Chilessä edelleen, sillä tänäänkin on samoilla seuduilla rekisteröity useita neljän magnitudin luokkaa olevia tärinöitä.

Maanjäristys sinällään ei ollut mitenkään yllättävä, sillä alueella Nazcan mannerlaatta työntyy Etelä-Amerikan mannerlaatan alle ja saa aikaan paljon vulkaanista toimintaa ja maanjäristyksiä. Muun muassa Andien vuoristo on syntynyt tästä subduktiosta. Viimeisen sadan vuoden aikana alueella on rekisteröity 15 magnitudiltaan yli seitsemän ollutta järistystä.

Viime viikon tapaus on yksi lisää ja se sai aikaan nelimetrisen tsunamin Chilen rannikolla ja se näkyi ympäri Tyynen valtameren. Viranomaisten mukaan järistyksen sekä tsunamin jäljiltä löytyi 13 kuollutta ja kuusi on edelleen kateissa. Noin 9000 henkilöä jäi kodittomiksi ja yli miljoona ihmistä evakuoitiin tsunamin vuoksi. Suhteutettuna järistyksen voimakkuuteen ovat henkilövauriot erittäin pieniä, joskin järistyksen tekemät tuhot ovat huomattavia.

Esimerkiksi vuonna 2010 ollut edellinen suuri järistys Chilessä aiheutti 525 kuolemantapausta, joten viidessä vuodessa maan varautuminen järistyksiin on tullut olennaisesti paremmaksi – tai tällä kerralla mukana oli paljon onnea.

Järistys näkyy avaruudesta saakka

Päivän kuvana oleva omituinen värisekamelska on kartta Chilestä kuvattuna Sentinel-1A -tutkasatelliitilla. Kuvaan on yhdistetty havainnot elokuun 24. päivältä ja syyskuun 17. päivältä, ja siinä näkyy kuvissa olevat eroavaisuuden maanpinnan korkeudessa. Kuva siis näyttää kuinka paljon järistys sai aikaan siirtymiä maan pinnassa. Siitä voi nähdä, että suurimmat erot ovat 1,4 metriä pystysuunnassa (tai tarkalleen sanottuna suunnassa, mistä havainnot tehtiin) ja puoli metriä vaakasuunnassa (tai tarkalleen satelliitin lentosuunnassa).

Sentinel-1A on yksi eurooppalaisen Copernicus-ohjelman satelliiteista, joilla pystytään saamaan nopeasti havaintoja eri puolilta maapalloa mm. luonnononnettomuuksien avustustoimia sekä tutkimusta varten. Sentinel-1A käyttää havaintoihin tarkkaa mikroaaltotutkaa, joka pystyy "näkemään" Maan pinnan myös pilvien läpi.

Alla on vielä kuva Coquimbon satamasta, missä tsunami heitti laivoja rantakadulle.

Tänään keskiviikkona, 23. syyskuuta, taivaanpallolla hiljakseen liikkuva Aurinko siirtyy kello 11.21 pohjoiselta pallonpuoliskolta eteläiselle. Tästä eteenpäin yöt ovat täällä pohjoisessa päivää pitempiä. Ensi yö on jotakuinkin saman mittainen, 12 tuntia, kaikkialla maailmassa, ja samoin aika auringonnoususta auringonlaskuun on 12 tuntia kaikkialla planeettamme pinnalla.

Maapallon pyörimisakseli on 23° 26′ 21,48″ kallellaan planeettamme ratatasoon nähden, joten maapallon liikkuessa radallaan vaeltaa Aurinko tähtitaivaan suhteen ylös ja alas siten, että syys- ja kevätpäiväntasausten aikaan se on täsmälleen päiväntasaajan kohdalla.

Näin Aurinko paistaa tänään päiväntasaajalla suoraan taivaan laelta ja sijaitsee – jos sen loisteelta tähdet näkyisivät – Neitsyen tähdistössä. Talvella Aurinko painuu (täältä pohjoisesta katsottuna) alas etelään aina Kauriin kääntöpiirin kohdalle, ja kesällä se nousee Kravun kääntöpiirille. Kääntöpiirit ovat saaneet nimensä niistä tähdistöistä, joiden suunnassa Aurinko oli antiikin aikana zeniitissä eli täsmälleen taivaanlaella.

Vaikka laskennallisesti päivä onkin huomenna jo yötä lyhyempi, käytännössä päivä tulee lyhyemmäksi vasta parin vuorokauden kuluttua: ilmakehän ansiosta Aurinko näyttää olevan hieman todellista ylempänä, joten päivä on vielä tovin yötä pitempi. Viralliset auringonnousu- ja -laskuajat kerrotaan myös Auringon yläreunan mukaan, mikä sekin tekee päivästä hieman pitemmän.

Ja koska päivän ja yön pituuksien ero riippuu vielä leveysasteestakin, laskee Aurinko päiväntasaajalla kohtisuoraan taivaanrantaan nähden ja napa-alueilla se liikkuu lähes horisontin suuntaisesti. Siten päivän ja yön pituuksien ero on pienimmillään päiväntasaajalla ja suurimmillaan navoilla.

Jos ilmakehää ei olisi ja Aurinko näkyisi pistemäisenä kuten tähdet, sekä yön että päivän pituus olisi päiväntasauksen aikaan tasan 12 tuntia.

Tiedetuubin päivän kuvana on Euroopan eteläisen observatorion ESOn viikon kuva. 3,6-metrinen NTT eli New Technology Telescope on valmiina illan ja yön havaintoihin. Aurinko on juuri laskenut La Sillan horisontin ja kuvan vasemman laidan taakse, ja Kuu seuraa ennen pitkää perässä.

Kulmikkaan NTT-kupolin seinät ovat kiiltävää peltiä, jotta torni ja teleskooppi eivät kuumene päiväsaikaan Auringon porottaessa yleensä pilvettömältä taivaalta. Siten pimeän laskeuduttua kaukoputki on nopeammin valmiina tositoimiin, kun sen jäähtymistä ei tarvitse odotella.

Samasta syystä rakennukset, niiden ympärillä olevat tasanteet ja pysäköintialueet on maalattu valkoisiksi, jotta ne heijastaisivat mahdollisimman tehokkaasti niihin lankeavaa auringonvaloa. Muutoin tornin ympäristö hohkaisi lämpöä vielä pitkälle iltaan, mikä heikentäisi havaintojen kannalta oleellista seeingiä. 

Kuva: ESO/B. Tafreshi (twanight.org)

Kun kaksi suurta galaksia törmää toisiinsa, niiden keskellä olevat supermassiiviset mustat aukot päätyvät kiertämään toisiaan, kunnes nekin törmäävät ja yhdistyvät. Tutkijoiden mukaan tällaiset ilmiöt ovat voimakkaimpia gravitaatioaaltojen lähteitä.

Radioastronomit ovat tutkineet VLA-teleskoopilla tehtyjä havaintoja "X-kirjaimen muotoisista radiogalakseista". Omituisen muodon on arveltu johtuvan siitä, että mustien aukkojen kertymäkiekoista lähtevät hiukkassuihkut ovat muuttaneet suuntaa. Syynä suunnanmuutoksen olisi törmäys toisen galaksin kanssa. 

Tutkijoilla oli käytössään 100 kiinnostavan kohteen luettelo, josta he valitsivat 52 tarkempaa analyysia varten. Arkistohavaintojen avulla niistä pystyttiin muodostamaan aiempaa yksityiskohtaisemmat kuvat.

Uusien kuvien perusteella näyttää siltä, että tutkituista galakseista ainoastaan yhdessätoista on tapahtunut törmäys ja sulautuminen, joka on muuttanut hiukkassuihkujen suuntaa. Kaikissa muissa galakseissa suunnanmuutoksen taustalla on jokin toinen syy. 

Yllä olevassa kuvassa vasemmanpuoleisen galaksin J0702+5002 muoto ei ole syntynyt sulautumisen seurauksena, mutta oikeanpuoleisen galaksin J1043+3131 todennäköisesti on.

Tulosten perusteella on arvioitu, että alle 1,3 prosentissa radioalueella voimakkaasti säteilevistä galakseista on tapahtunut sulautuminen. Se on vain viidesosa aiemmin arvioidusta yleisyydestä.

"Aikaisempiin arvioihin verrattuna tämä voi merkittävästi vähentää X-kirjaimen muotoisissa radiogalakseissa syntyneen pitkäaaltoisen gravitaatiosäteilyn määrää", tutkimusryhmää johtanut David Roberts sanoo. 

"On hyvin tärkeää kytkeä gravitaatioaallot kohteisiin, jotka havaitsemme sähkömagneettisen säteilyn, esimerkiksi radioaaltojen, avulla. Siten pystymme lisäämään tietämystämme perusfysiikasta."

Gravitaatioaallot ovat Albert Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian ennustamia, mutta niitä ei ole vieläkään onnistuttu havaitsemaan suoraan. Välilliset havainnotkin on kuitenkin arvioitu Nobelin arvoisiksi. Joseph Taylor ja Russell Hulse löysivät vuonna 1974 kaksoistähden, jossa pulsari kiertää tähteä. 

Vuosien mittaan niiden kiertoratojen todettiin kutistuvan suhteellisuusteorian mukaisesti, kun gravitaatioaaltojen oletettiin vievän järjestelmästä energiaa. Taylor ja Hulse saivat löydöstään fysiikan Nobel-palkinnon vuonna 1993.

Uudesta tutkimuksesta kerrottiin NRAO:n (National Radio Astronomy Observatory) uutissivuilla ja se on julkaistu Astrophysical Journal Supplements -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Roberts et al., NRAO/AUI/NSF

Ensi keskiviikkona 23. syyskuuta komeetta Churyumov-Gerasimenkoa tutkiva Rosetta-luotain ottaa etäisyyttä kohteeseensa: se etääntyy komeettaytimestä noin 1500 kilometrin päähän ulottuvalle radalle, jolla se pystyy tutkimaan hyvin komeetan pyrstöä ja lähiavaruutta.

Komeetta oli elokuussa ratansa Aurinkoa lähimmässä kohdassa, perihelissä, ja se oli silloin aktiivisimmillaan. Tämä aktiivisuus jatkuu edelleen ja juuri nyt kannattaa tutkia tarkemmin sitä, kuinka siitä irtoaa kaasua ja hiukkasia – millainen on komeetan pyrstö.

Rosetta on tutkinut komeettaa viime vuoden elokuusta alkaen läheltä (Philae-laskeutuja jopa sen pinnalta) ja tänäkin aikana  se on tutkinut eri asioita. Luotain on kartoittanut pintaa, mitannut siitä irtoavaa ainetta sekä sondannut sen sisäistä rakennetta, ja kun tutkimuksia on tehty jo yli vuoden ajan, ovat tutkijaryhmät päässeet jo havaitsemaan muutoksia komeetassa ja sen toiminnassa.

Nyt kuitenkin komeettaa halutaan katsoa kauempaa. Lähes kaikki luotaimen tutkimuslaitteet jatkavat toimintaansa myös kauempana oltaessa, mutta tällä kertaa magneettikenttää sekä hiukkasia mittaavat instrumentit ovat etusijalla. 

Kun Rosetta lähestyi Churyä, se teki paljon mittauksia, mutta silloin komeetta oli vielä rauhallinen. Nyt se on kuitenkin aktiivisimmillaan: tätä ennen ei aktiivisen komeetan ympäriltä ole saatu tietoja kuin muutaman komeetan ohilennon aikana. Lisäksi nopean läpileikkauksen sijaan Rosetta viipyy nyt usean viikon ajan tutkailemassa komeetan lähiavaruutta eri puolilla ja eri etäisyyksillä.

On erinomaisen jännittävää saada tietoa komeetan ympärillä olevasta kaasun ja pölyn alueesta, niin sanotusta komasta, sekä siitä irtoavasta pyrstöstä. Erityisen kiinnostavaa on koettaa löytää komeetan luona oleva iskuaalto, eli vyöhyke, missä aurinkotuuli, eli planeettainvälisessä avaruudessa vapaasti etenevä, Auringosta peräisin olevien varattujen hiukkasten vuo, törmää komeetan magneettikenttään.

Aalto-yliopiston avaruusplasmaa tutkiva ryhmä osallistuu Rosetta-lennon näihin tutkimuksiin ja heillekin edessä on eräs jännittävimmistä lennon vaiheista.

Heinäkuussa Pluton ohi lentänyt New Horizons lähettää kuviaan takasin Maahan ja NASA julkistaa niitä omaan, rauhalliseen tahtiinsa. Tänään vuorossa olivat kuvat, jotka osoittavat  jälleen kerran kuinka omituinen paikka Pluto on – ja jotka todennäköisesti ovat huikeimpia ohilennon aikana otettuja kuvia. Kuvat otettiin vastaan 13. ja 14. syyskuuta.

Niissä näkyy Pluton auringonlasku, eli maisemaa kuvattuna silloin, kun New Horizons oli liikkumassa radallaan kääpiöplaneetan varjoon. 

Kuvissa näkyvät jäiset vuoret, typpijään virrat ja usvaa, mihin pitkät, unenomaiset varjot lankeavat. Kuvia katsoessa kannattaa muistaa, että Auringon valoa Plutossa on vain saman verran kuin täysikuu valaisee muuten pimeää yötä. Valoa on vähän, ja se tuo kuviin oman, omituisen tunnelmansa.

Otsikkokuvassa oleva otos on kenties upein. Sen luotain otti noin 15 minuuttia sen jälkeen, kun se oli lähimpänä Plutoa 14. heinäkuuta. Kuvan ottamisen aikaan New Horizons oli noin 18 000 kilometrin päässä Plutosta. Koska hetki, jolloin Aurinko painuu horisontin taakse, on erittäin kiinnostava, katsoi luotain silloin taaksepäin ja sai napattua tämän kuvan, missä Pluto on näyttää selvästi kolmiulotteiselta. Se onkin, mutta luonnollisesti varjot saavat kuvan näyttämään hieman epätodellisen upealta.

Kuvassa näkyy Sputniktasangoksi kutsuttu jäälakeus oikealla. Siitä nousee vasemmalla näkyvä, jopa 3,5 kilometrin korkeuteen nouseva vuoristo, johon kuuluu etualalla oleva Norgay Montes ja taaempana oleva Hillary Montes. Montes tarkoittaa vuoristoa, ja samaan tapaan Sputniktasankoa voi kutsua nimellä Sputnik Planum.