Joulukuussa 2013 avaruuteen laukaistun, Linnunradan rakennetta kartoittavan Gaia-luotaimen tähänastisista havainnoista on koottu kotigalaksimme tähtitiheyskartta. Kirkkaimmilla alueilla on eniten tähtiä; mitä tummempaa kuvassa on, sitä vähemmän alueella on tähtiä. Musta avaruus on miltei tähdetön. 

Linnunradan tasossa tähtien tiheys on suuri, joten se erottuu kaikkein kirkkaimpana vyöhykkeenä. Keskellä kuvaa olevassa galaksin keskuksessa tähtiä on kaikkein tiheimmässä. 

Kirkkaus ei kuitenkaan ole tasaista, sillä galaksin kiekon tasoa kirjovat tummina näkyvät tiheät pölypilvet, jotka peittävät kauempana olevat tähdet taakseen.

Linnunradan ulkopuolisessa avaruudessa erottuu selkeimmin kaksi seuralaisgalaksia, Suuri ja Pieni Magellanin pilvi. Niiden lisäksi on siellä täällä pieniä valopisteitä. Ne ovat pallomaisia tähtijoukkoja, jotka muodostavat kehän Linnunradan ympärille.

Kuva: Edmund Serpell/ESA/Gaia – CC BY-SA 3.0 IGO

Plutosta on vihdoin saatu kuvia, joista näkyy pinnanmuotoja. Tai ainakin jotain niiden tapaista, tummia ja vaaleita alueita.

New Horizons -luotain otti kuvan noin 5,4 miljoonan kilometrin päästä Plutosta, eli 14,3 kertaa niin kaukaa kuin Kuu on Maasta. Tilanne on samankaltainen kuin Marsin kanssa satakunta vuotta sitten - silloin sitä tiirailtiin Maasta käsin kaukoputkilla ja arvailtiin tummien ja vaaleiden alueiden eroja.

On yhä tulkinnanvaraista sanoa mistä on kyse, sillä erotuskyky on yhä vain 30 kilometriä kuvapistettä kohden. Yritetään kuitenkin.

Vaikka päivätähtemme näyttää loistavan – silloin kun pilvet suovat – tasaisesti valoa ja lämpöä, sen aktiivisuus vaihtelee. Selvimmin se näkyy auringonpilkkujen lukumäärässä, jossa on noin 11 vuoden jakso. 

Samaan tapaan kuin meikäläiset vuodet eivät ole veljiä keskenään, myöskään Auringon aktiivisuusjaksot eivät ole sisaruksia. Toisinaan Auringon maksimin aikaan on runsaasti auringonpilkkuja ja muita aktiivisuuden merkkejä, toisinaan niitä taas on hyvin vähän. 

1600-luvun puolivälin tienoilta kymmenien vuosien ajan Auringossa ei ollut pilkkuja juuri lainkaan. Ajanjaksoa kutsutaan Maunderin minimiksi ja se jatkui vuoteen 1715 saakka.

Tätä aktiivisuusjaksojen keskinäistä vaihtelua on yritetty selittää erilaisilla malleilla. Tuorein teoria esitettiin Royal Astronomical Societyn vastikään päättyneessä vuotuisessa kokouksessa Walesin Llandudnossa.

Malli perustuu monien muiden lailla "dynamoon", jossa pyörivän Auringon sähköisessä plasmassa syntyvät virtaukset paitsi synnyttävät magneettikentän saavat siinä aikaan myös muutoksia. Uutta on se, että Valentina Zharkovan johtaman tutkijaryhmän kehittämässä mallissa dynamoja on kaksi: toinen on toiminnassa lähellä Auringon näkyvää "pintaa" eli fotosfääriä, toinen on syvällä konvektiivisessa kerroksessa, jossa Auringon sisuksissa syntynyt energia kohoaa ylöspäin pystyvirtausten mukana.

Mallin avulla on mahdollista ennustaa tulevia aktiivisuuden vaihteluita. Sen mukaan 2030-luvulla Auringon aktiivisuus vähenee 60 prosentilla eli lähelle Maunderin minimin lukemia.

"Havaitsimme Auringon magneettikentän aaltoliikkeessä kaksi komponenttia, jotka saavat alkunsa kahdesta eri kerroksesta. Kummankin taajuus on noin 11 vuotta, mutta niiden välillä on kuitenkin pieni ero, joka saa ne vähitellen poikkeamaan toisistaan", Zharkova selittää.

"Aktiivisuusjakson aikana magneettikenttä aaltoilee edestakaisin Auringon pohjoisen ja eteläisen pallonpuoliskon välillä. Kun aaltoliikkeen kaksi komponenttia yhdistetään, ja tuloksia verrataan Auringon mitattuun aktiivisuuteen, ennusteemme vastaavat havaintoja 97 prosentin tarkkuudella."

Zharkovan työryhmä käytti laskelmissaan Kaliforniassa sijaitsevassa Wilcoxin aurinko-observatoriossa tehtyjä havaintoja, jotka kattoivat kolme aktiivisuusjaksoa vuosina 1976–2008. 

Mallin antaman ennusteen mukaan seuraavassa Auringon maksimissa, joka osuu noin vuoteen 2022, aaltoliikkeen komponentit ovat entistä pahemmin epätahdissa, ja sitä seuraavan jakson aikana ne ovat toisiinsa nähden täsmälleen päinvastaisissa vaiheissa. Silloin Auringon aktiivisuus olisi mallin mukaan hyvin vähäistä.

Nähtäväksi jää, selittääkö tupladynamo todella Auringon aktiivisuudessa esiintyvät vaihtelut jaksosta toiseen vai onko taustalla jokin muu, toistaiseksi tuntematon tekijä. 

Tutkimuksesta kerrottiin Royal Astronomical Societyn uutissivuilla.

Kuva: Yohkoh/ISAS/Lockheed-Martin/NAOJ/University of Tokyo/NASA

Yhdeksän vuotta kestäneen lennon jälkeen NASAn New Horizons -luotain on lähes perillä Pluton luona. Sen ohilento alkoi virallisesti eilen torstaina ja tänään sen ensimmäiset tämän "virallisen ohilentovaiheen" kuvat julkaistiin. Niissä näkyvät Pluto ja sen kuu Kharon, ja kuvissa näkee selvästi miten tämä kaksikko muodostaa varsin tasavahvan parin.

Yleensä kuut ovat paljon planeettaansa – tässä tapauksessa kääpiöplaneettaa – pienempiä, mutta Kharon on noin puolet Plutosta. Siksi Kharon ei kierräkään Plutoa, vaan ne molemmat kieppuvat yhteisen massakeskipisteen ympärillä, tosin Pluto vain hieman edes takaisin liikkuen. 

Se, että ohilento alkoi nyt virallisesti, tarkoittaa sitä, että tästä eteenpäin New Horizons tekee tiiviisti työtä lähes koko ajan Plutoa, sen kuita ja sen lähiavaruutta mitaten sekä kuvaten. Luotain kääntyilee kameraansa suunnaten ja välillä se muuttaa asentoaan siten, että antenni osoittaa Maahan. Tietoja kerätään koko ajan muistiin, mutta välillä niitä lähetetään Maahan. Lennonjohto ei enää puutu sen toimiin tai lentorataan, ellei jokin yllättävä asia vaaranna lennon turvallisuutta. Ja toivottavasti luotain ei mene työssään sekaisin kuten viime lauantaina, jolloin se asettui lopulta varotilaan, mistä selviämiseen kului useita vuorokausia. Nyt tähän säätämiseen ei ole enää aikaa.

Jos jo nyt tulevat kuvat ovat hämmästyttäviä, kannattaa odottaa vielä parempaa, sillä läheltä Plutoa otetut kuvat ovat noin 500 kertaa parempia!

Pluton lähiohitus tapahtuu ensi tiistaina 14. heinäkuuta iltapäivällä Suomen aikaa, ja alla olevasta infografiikasta näkee mitä tapahtuu ja milloin. Luotain kulkee radallaan tarkoituksella Pluton ja Kharonin varjojen läpi, jolloin luotain pystyy tutkimaan taakse peittyvän Auringon avulla kääpiöplaneetan ja sen kuun kaasukehiä ja tekemään muita kiinnostavia mittauksia. 

Saksan avaruuskeskus DLR:ssä voidaan hengittää taas hiukan vapautuneemmin, sillä Philae antoi eilisiltana kuulua itsestään. Laskeutuja oli yhteydessä Rosetta-luotaimeen parinkymmenen minuutin ajan, ja lähetti CONSERT-mittalaitteen (COmet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission) tuloksia. 

"Tuorein elonmerkki Philaelta osoittaa, että ainakin yksi laskeutujan viestiyksiköistä on toiminnassa ja ottaa vastaan komentoja", totesi Philaen ohjaustiimiin kuuluva Koen Geurts.

Edellisen kerran Philaeen oltiin yhteydessä 24. kesäkuuta, joten lennonjohdossa on eletty hermoille käyviä päiviä ja viikkoja. Kun laskeutujalle lähetettiin 5. heinäkuuta komento käynnistää ytimen rakennetta luotaava CONSERT-mittalaite, se ei vastannut. Nyt näyttää kuitenkin siltä, että Philae on yhä voimissaan, ehkä heikoissa, mutta silti toimintakunnossa.

Laskeutujan sisälämpötila on tällä hetkellä nollan tienoilla, joten tutkijat ovat toiveikkaita sen suhteen, että aurinkopaneelit pystyvät lataamaan akkua. Silloin Philae pystyisi toimimaan riippumatta komeetalla vallitsevasta "vuorokaudenajasta".

Eilen lähetetty uusi komento mittalaitteen käynnistyksestä meni perille, mutta lennonjohdossa ollaan ymmällään yhteydenpidon satunnaisuudesta. "Meillä ei ole vielä käsitystä, miksi laskeutuja otti yhteyttä nyt, mutta ei edellisinä päivinä", Geurts aprikoi. 

Philae käyttää Rosettaa viestilinkkinä Maahan, joten luotaimen liike komeetan ympärillä sanelee mahdollisuudet olla siihen yhteydessä. Rosettan rata on ollut kuitenkin viimeiset kolme viikkoa muuttumaton, joten luotaimen ja laskeutujen keskinäinen asema ei selitä ongelmia yhteyksissä.

Kesäkuun 15. päivänä NASAn Swift-satelliitti havaitsi taivaalla harvinaisen purkauksen. Joutsenen tähdistön suunnassa sijaitseva V404 Cygni on kaksoisjärjestelmä, jossa musta aukko ja auringonkaltainen tähti kiertävät toisiaan. 

Toisinaan aineen syöksyminen mustaan aukkoon saa aikaan purkauksen, joka näkyy röntgenalueella. Edellisestä on aikaa jo yli neljännesvuosisata, mutta ensimmäinen purkaus sitten vuoden 1989 ei ollut tässä omituisinta.

Kun tähtitieteilijät tarkkailivat purkauksen kehittymistä, kirkkaan röntgenkohteen ympärille alkoi syttyä samankeskisiä renkaita. Kesäkuun lopussa kohde muistutti kesämökin seinällä roikkuvaa tikkataulua. Renkaat laajenivat ja pian ne olivat näennäiseltä kooltaan samaa luokkaa kuin täysikuu. 

Ilmiö johtuu "röntgenkaiusta". Mustaan aukkoon syöksyvän kuuman aineen lähettämä säteily leviää joka suuntaan ja heijastuu avaruudessa olevista pölypilvistä. Heijastunut säteily kulkee pidemmän matkan kuin suoraan kohteesta tuleva, joten Maahan saakka se saapuu hieman myöhemmin. Siksi heijastumat näkyvät hiljalleen laajenevina renkaina.

Tänä kesänä tuntuisi tarvitsevan röntgenkatseen ylipäätään nähdäkseen Auringon, mutta nyt ei ole kyse mistään Teräsmiehen visiosta. Auringon röntgenkuva ei myöskään ole läpivalaisuotos päivätähdestämme, vaan siinä näkyvät röntgensäteilyn aallonpituuksilla hohtavat Auringon ulkokerrokset.

Ihmissilmän havaitsema näkyvä valo tulee Auringon fotosfääristä, jonka lämpötila on noin 5 500 celsiusastetta. Sen paksuus on vain kolmisensataa kilometriä ja siksi Auringolla näyttää olevan pinta, vaikka se onkin kaasumaista plasmaa.

Fotosfäärin yläpuolella on kromosfääri, jossa lämpötila kohoaa 10 000 kilometrin matkalla noin 20 000 asteeseen. Uloimpana on korona, jossa lämpötila on jopa kaksi miljoonaa astetta. Koronalla ei ole tarkkaa ulkoreunaa, vaan se muuttuu vähitellen aurinkotuuleksi, sähköisesti varattujen hiukkasten puhuriksi, joka ulottuu kauas planeettojen tuolle puolen.

Auringon ulko-osien kuuma plasma lähettää röntgensäteilyä, joka onneksemme kilpistyy Maan ilmakehään. Siksi Auringosta saadaan röntgenkuvia vain satelliittien avulla.

29. huhtikuuta 2015 otettuun kuvaan on yhdistetty useiden satelliittien havainnot, jolloin saadaan näkyviin erilaisia Auringon aktiivisten alueiden ilmiöitä. Röntgensäteilyllä ei ole väriä, joten kuva on käsitelty tietokoneella. 

NASAn NuSTAR-satelliitin (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) havaitsema suurienerginen röntgensäteily on värjätty siniseksi. NuSTARin varsinainen tehtävä on tutkia mustia aukkoja ja supernovia, mutta sen teleskoopeilla voidaan tehdä havaintoja myös Auringosta.

Vihreä vastaa japanilaisen Hinode-satelliitin mittaamaa vähemmän energistä röntgensäteilyä. Keltainen ja punainen väri puolestaan markkeeraavat NASAn SDO-satelliitin (Solar Dynamics Observatory) havaitsemaa äärimmäisen ultraviolettialueen säteilyä. 

Auringon aktiivisilla alueilla tapahtuu flare-purkauksia, jotka sinkoavat avaruuteen sähköisesti varattuja hiukkasia ja voimakasta säteilyä. Niiden lisäksi Auringossa esiintyy pienempiä mikroflareja, joissa vapautuva energia on vain miljoonasosa isoista flare-purkauksista.

Auringossa oletetaan tapahtuvan myös nanoflareja, jotka ovat vieläkin pienempiä. Niiden energia on vain miljardisosa suurissa flare-purkauksissa vapautuvista energiamääristä. 

Nanoflareja arvellaan ratkaisuksi Auringon ulkokerrosten ongelmaan: miten alle kuudentuhannen asteen lämpötilassa vellovan fotosfäärin ja 20 000-asteisen kromosfäärin yläpuolella koronan lämpötila voi kohota miljooniin asteisiin.

"Aurinko on jo siirtymässä aktiivisuussyklinsä rauhalliseen vaiheeseen, mutta minimiin on aikaa vielä jokunen vuosi", toteaa Iain Hannah Glasgow’n yliopistosta. "Siksi meidän on vielä odotettava tovi, jotta pystymme tekemään havaintoja näistä pienemmistä purkauksista."

Kuva julkaistiin eilen Llandudnossa, Walesissa parhaillaan käynnissä olevassa Royal Astronomical Societyn vuotuisessa kokouksessa ja siitä kerrottiin seuran uutissivuilla.

Kuva: NASA/JPL-Caltech/GSFC/JAXA

Plutoa lähestyvä New Horizons -luotain on todellakin taas iskussa: se lähetti eilen ensimmäisen kuvansa toimintahäiriön jälkeen ja tuo (yllä oleva) kuva on tähän mennessä upein ja tarkin kuva mystisestä kääpiöplaneetasta. Se onkin luontevaa, sillä luotain lähestyy Plutoa kovaa vauhtia.

Kuva on otettu kahdeksan miljoonan kilometrin etäisyydeltä ja sen huomiota herättävin muoto on alaoikealla hieman vinottain näkyvä hieman sydämeltä näyttävä vaalea alue. Se on noin 2000 km läpimitaltaan ja siitä tekee erityisen selvän vieressä oleva, noin 3000 km pitkä tumma laikkujen sävyttämä alue. 

Tuo tumma alue, missä ovat aiemmin hämmennystä herättäneet hieman neliömäiset täplät, on saanut nyt tutkijoiden parissa lempinimen ”valas”. Se näyttää tosiaankin valaalta alla olevassa, koko Pluton kuvatusta pinnasta olevassa kartassa.

Gammapurkaukset ovat maailmankaikkeuden voimakkaimpia räjähdyksiä sitten alkuräjähdyksen. Yleensä GRB (Gamma-ray Burst) kestää vain joitakin sekunteja, mutta joskus jopa tunteja. Tällaisia pitkäkestoisia gammapurkauksia on toistaiseksi havaittu vasta neljä. Yksi ongelma purkausten havaitsemisessa on, että gammasäteily kilpistyy Maan ilmakehään, joten havaintolaitteet on lähetettävä avaruuteen.

Joulukuussa 2011 gammapurkausten tutkimiseen suunniteltu Swift-satelliitti havaitsi yhden kaikkien aikojen kirkkaimmista ja samalla pitkäkestoisimmista purkauksista, joka sai tunnuksekseen GRB 111209A. Purkauksen hiljalleen hiipunutta näkyvän valon ja infrapuna-alueen jälkihehkua tarkkailtiin Euroopan eteläisen observatorion ESOn kaukoputkilla sekä La Sillan että Paranalin observatorioissa.

2,2-metrisellä MPG/ESO-kaukoputkella sekä neljästä kahdeksanmetrisestä kaukoputkesta koostuvalla VLT-teleskoopilla tehdyistä havainnoista löydettiin viitteitä supernovasta, elämänsä lopulla räjähtäneesta tähdestä. Se sai puolestaan tunnuksekseen SN 2011kl. 

Supernovien ja lyhyempien gammapurkausten kytkös todettiin jo 2000-luvun alussa, mutta nyt onnistuttiin ensimmäisen kerran havaitsemaan supernovan ja hyvin pitkäkestoisen gammapurkauksen välillä selvä yhteys.

"Pitkäkestoinen gammapurkaus liittyy vain yhteen kymmenestä- tai sadastatuhannesta supernovasta, joten räjähtävän tähden täytyy olla jollain tavalla erikoinen. Tähtitieteilijät ovat olettaneet, että tällaiset purkaukset syntyvät hyvin suurista, jopa 50 kertaa Aurinkoa massiivisemmista tähdistä, ja ne kertovat mustan aukon synnystä. Tekemämme havainnot supernovasta SN 2011kl, joka löytyi gammapurkauksen GRB 111209A jälkeen, muuttavat käsityksiä pitkäkestoisista purkauksista", toteaa tutkimusryhmää johtanut Jochen Greiner Max-Planck-instituutista.

Aiemman teorian mukaan massiivisen tähden luhistuttua viikon verran kestävä näkyvän valon ja infrapuna-alueen säteily syntyy radioaktiivisen nikkeli-56-isotoopin hajoamisessa. Nikkeli puolestaan on syntynyt supernovan huippukuumassa pätsissä. GRB 111209A -purkauksesta tehdyt havainnot osoittavat, että ainakaan tässä tapauksessa selitys ei päde.

Ainoa havaintoihin sopiva vaihtoehto purkauksen energianlähteeksi on magnetar, vinhasti pyörivä neutronitähti, jonka magneettikenttä on vielä paljon voimakkaampi kuin neutronitähdillä yleensä. Siinä missä tyypillisen neutronitähden magneettikentän voimakkuus on noin 100 miljoonaa teslaa, magnetarilla se voi olla jopa 100 miljardia teslaa eli tuhatkertainen. 

Vaikka magnetarit ovat "tavallisten" neutronitähtien tapaan vain parinkymmenen kilometrin läpimittaisia ja niissä on massaa suunnilleen Auringon verran, niiden arvellaan olevan maailmankaikkeuden magneettisimpia kappaleita. Neutronitähtien tiedetään olevan supernovina räjähtäneiden tähtien jäänteitä, mutta nyt saatiin ensimmäistä kertaa suora havainto supernovan ja magnetarin välisestä yhteydestä. 

"Uudet tulokset ovat todisteena odottamattomasta kytköksestä gammapurkausten, hyvin kirkkaiden supernovien ja magnetarien välillä. Niiden yhteyttä on ounasteltu teoreettisin perustein jo joidenkin vuosien ajan, mutta kaiken linkittyminen yhteen on jännittävää", lisää tutkimusryhmään kuulunut Paolo Mazzali.

Tutkimuksesta kerrottiin Euroopan eteläisen observatorion uutissivuilla ja se ilmestyy Nature-tiedelehdessä 9. heinäkuuta.

Kuva: ESO

Yhdysvaltain ilmailu- ja avaruushallinto NASA on valinnut Ilmatieteen laitoksen tutkijan Pekka Janhusen kehittämän sähköisen aurinkotuulipurjeen periaatteeseen perustuvan HERTS-projektin jatkokehitettäväksi.

Kyseessä on NASAn tulevaisuuden tekniikoita hahmotteleva projekti (NASA Innovative Advanced Concepts, NIAC), joka valitsee joka vuosi muutamia hankkeita ehdotusten perusteella kehitettäväksi eteenpäin, ensin vaiheeseen 1 ja sitten toiseen vaiheeseen. Monet näistä jäävät tutkimusasteelle, mutta toisinaan niistä kehkeytyy laajempia hankkeitakin. 

HERTS (eli Heliopause Electrostatic Rapid Transit System) etenee nyt toiseen vaiheeseen sen jälkeen kun se valittiin kaikista alustavista hakemuksista jo viime vuoden kesäkuussa eteenpäin. Tässä vaiheessa hanke saa 500 000 dollaria ja sen voimin työtä tehdään noin kahden vuoden ajan.

Suomalaiset eivät voineet ehdottaa sähköistä aurinkopurjetta suoraan NASAlle, vaan virallisesti kyseessä on NASAn Marshallin avaruuslentokeskuksessa tutkijana olevan Bruce Wiegmannin työryhmän ehdotus. Mukana siinä ovat Janhusen lisäksi joukko yhdysvaltalaistutkijoita, joiden voimin hanke etenee nyt siis toiseen vaiheeseen.

Sähköpurjeen avulla planeettainvälisiä lentoja voitaisiin nopeuttaa huomattavasti ja se mahdollistaisi myös lennot Aurinkoa avaruudessa ympäröivään heliopaussiin vain noin 15 vuodessa – siis olennaisesti nopeammin kuin nykytekniikalla. Tekniikan hankaluutena on sen suuri koko (purje olisi kilometrejä halkaisijaltaan) ja se, että purje koostuu suuresta määrästä yksittäisiä, pitkä sähköjohtimia, joiden hallinta on hyvin haastavaa. Mutta nyt myönnetyn tutkimusrahoituksen turvin näitä haasteita voidaan ratkaista.

Suomen ensimmäinen satelliitti, Aalto-1, tutkii samaa periaatetta avaruudessa, mutta sen mukana on vain hyvin yksinkertainen versio purjeesta – vain yksi lanka – ja tarkoituksena onkin testata periaatteen toimintaa sekä sen mahdollista käyttämistä satelliitin ratanopeuden jarruttamiseen.