Suomen ensimmäinen satelliitti, opiskelijavoimin tehtävä Aalto-1, on toden edessä: vuosien suunnittelun ja rakentamisen jälkeen sen lentomalli valmistuu nyt toukokuussa ja kesän kuluessa se lähetetään eteenpäin kohti kantorakettia.

Jos nykyinen suunnitelma pitää kutinsa, laukaistaan Aalto-1 avaruuteen tämän vuoden joulukuussa Cape Canaveralista, Floridasta, SpaceX-yhtiön Falcon 9 -kantoraketilla.

Tänään satelliitin kaikkien alijärjestelmien ja instrumenttien tekijät tapasivat Otaniemessä ja esittelivät oman osuutensa tilannetta. Satelliitin niin sanottu insinöörimalli, toiminnallisesti varsinaisen avaruuteen lähtevän satelliitin kaksoiskappale, on parhaillaan avaruuden olosuhteita jäljittelevässä kammiossa testattavana, ja varsinaisen lentomallin viimeinen kokoaminen on meneillään.

Ainoastaan asennonsäätölaitteiston sekä lentotietokoneen ohjelmistojen kanssa on vielä punnerrettavaa, mutta nekin saadaan pian kuntoon. “Ainakaan laukaisua ei voida siirtää eteenpäin, joten nyt mennään”, totesi satelliittihankkeen vetäjä Jaan Praks päivän päätteeksi.

Suomen vaihtelevat kelit herättävät etenkin kesäisin kiihkeää keskustelua, mutta varsinaiseen valittamiseen meillä ei oikeastaan ole aihetta. Joillakin eksoplaneetoilla mikä tahansa meikäläinen keli olisi ihan kelvollinen.

Ray Jayawardhanan johtama kansainvälinen tutkijaryhmä on onnistunut selvittämään kuuden eksoplaneetan säätilan vaihteluita sikäläisen vuorokauden mittaan. Havainnot perustuvat Kepler-avaruusteleskoopin mittauksiin.

Ryhmä kävi läpi havaintoja, jotka Kepler teki noin neljän vuoden mittaisen päätutkimusjaksonsa aikana. Aineistossa on kaikkiaan 14 eksoplaneettaa, joiden kirkkaudessa näkyy vaiheen muutoksen aiheuttamia vaihteluja.

Kun eksoplaneetta kiertää tähteään, Maahan näkyy toisinaan kapea sirppi, toisinaan pulleampi osa valaistusta puoliskosta – samaan tapaan kuin Merkuriuksesta ja Venuksesta niiden kiertäessä Aurinkoa Maan radan sisäpuolella.

Planeetoista vajaalla puolella eli kuudella nähtiin merkkejä myös sään aiheuttamista vaihteluista. Neljällä planeetalla aamut ovat pilvisiä, kahdella muulla planeetalla puolestaan iltapäivät ovat pilvettömiä ja tukahduttavan kuumia. 

Nyt tutkitut planeetat ovat paljon Maata suurempia, suunnilleen Jupiterin kokoluokkaa, ja niiden pintalämpötilat yli 1 600 celsiusastetta.

Nykyisillä havaintolaitteilla ei vielä pystytä tarkastelemaan maankaltaisten planeettojen vaiheita ja kirkkaudenvaihteluita. Siihen vaaditaan tulevien tutkimussatelliittien kuten TESSin (The Transiting Exoplanet Survey Satellite) ja PLATOn (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) suurempaa tarkkuutta ja erotuskykyä.

Kaukaisista kelihavainnoista kerrottiin Yorkin yliopiston uutissivuilla ja tutkimus julkaistiin Astrophysical Journal -lehdessä 12. toukokuuta.

Kuva: Yorkin yliopisto

Dawn-luotain on ottanut Cereksestä entistä yksityiskohtaisempia kuvia. Toukokuun alussa luotain oli "kartoitusradalla", jolla sen etäisyys kääpiöplaneetasta oli 13 600 kilometriä. Kuvien erotuskyky on 1,3 kilometriä pikseliä kohti. 

Erilaisten pinnanmuotojen ohella Dawn kuvasi arvoituksellisia valkoisia laikkuja, jotka ovat aiheuttaneet tutkijoille päänvaivaa. Pohjoisella pallonpuoliskolla sijaitsevassa kraatterissa oleva tuplalaikku näyttää koostuvan useista pienemmistä, kirkkaista alueista. Niiden luonteesta ei kuitenkaan ole saatu vielä varmuutta. 

Vahva epäilys kuitenkin on: "Tutkijat pystyvät nyt päättelemään, että näiden laikkujen kirkkaus johtuu auringonvalon heijastumisesta jostakin pinnalla olevasta voimakkaasti heijastavasta aineesta, mahdollisesti jäästä", toteaa Christopher Russell, Dawn-lennon päätutkija.

Dawn on nyt saanut päätökseen ensimmäisen kartoitusrupeamansa, kun se kiersi Cereksen kertaalleen 15 vuorokaudessa. 9. toukokuuta luotain käynnisti ionimoottorinsa siirtyäkseen alemmas toiselle kartoitusradalle, jolle se asettuu 6. kesäkuuta. 

Uudella radalla Dawn kiertää Cereksen 4 400 kilometrin korkeudessa kerran kolmessa vuorokaudessa. Pinnanmuotojen kartoituksen lisäksi luotain selvittää Cereksen geologista historiaa ja sen mahdollista aktiivisuutta. Aiemmin kääpiöplaneetasta on havaittu tihkuvan vesihöyryä.

Kuva: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Supernovaräjähdys 1987A vaikuttaa olleen erittäin toispuoleinen. NASAn NuSTAR-teleskoopin havaintojen mukaan suurin osa tähden räjähtäneistä ulko-osista kiitää meistä poispäin huimaa 720 kilometrin sekuntivauhtia (2,6 milj. km/h). Tästä voidaan päätellä, että tähden entinen ydin (olipa se sitten nykyisin neutroni- tai kvarkkitähti tai musta aukko) on Newtonin lain mukaan matkalla vastakkaiseen suuntaan.

1987A räjähti Suuressa Magellanin pilvessä 168000 valovuoden päässä, ja näkyi Maassa vuonna 1987. Se on toistaiseksi meitä lähin modernina aikana sattunut supernovaräjähdys, ja sitä on seurattu intensiivisesti koko kehityskaaren ajan.

NuSTARin uudet havainnot perustuvat titaanin isotoopin, Ti-44:n, erittäin tarkkaan kartoitukseen. Ainetta syntyy juuri supernovaräjähdyksen keskiössä, joten sen jakautuminen myös näyttää minkä muotoinen tähden hajoittanut räjähdys oli, ja kuinka räjähdys suuntautui. Aineen liikesuunta saadaan selville säteilyn dopplersiirtymästä.

Jutun lähteenä oleva tiedote ei kuitenkaan kerro, onko Ti-44 -pilven huimasta nopeudesta jo poistettu tähden aiempi ominaisliike. Tiedote ei myöskään ota kantaa siihen, että räjähdyksessä jäljelle jäänyttä neutronitähteä (tai mikä se onkin) ei ole ikinä havaittu. Tulkinta lienee kuitenkin ainakin jossain määrin pitävä, sillä tutkimus julkaistiin torstaina 8.5. tiedelehti Sciencessa.

Kuinka tähti voi räjähtää sillä tavoin?

Koska tähdet ovat suuressa mittakaavassa varsin symmetrisiä kappaleita, räjähdyksen suuntautuminen on periaatteessa varsin outoa. Tutkijat uskovat kuitenkin keksineensä selityksen.

Yksinään elelevän suuren tähden kuollessa tapahtuu II-tyypin supernova. Sellaisia räjähdyksiä on jo pitkään arveltu epäsymmetrisiksi, mutta mallit ovat kaivanneet tuekseen myös havaintoja todellisesta maailmasta. Aiemmin tähän suuntaan vihjanneet havainnot ovat olleet varsin monitulkintaisia, ja ne on voitu selittää vaikkapa tähden ympäristön olosuhteilla. NASAn mukaan NuSTARin Ti-44 -havainnot ovat kuitenkin yksiselitteisiä. Koska aineen puoliintumisaika on vain vaivaiset 85 vuotta, kyse ei juuri voi olla muusta kuin räjähdyksessä syntyneestä tavarasta. Sillä ei voi olla mitään muuta lähdettä.

Viime vuonna NuSTAR todisti myös toisen supernovan (Cassiopeia A:n) olleen hieman toispuoleinen, muttei mitään verrattuna 1987A:n luokkaan. Yhdessä nämä tulokset antavat tutkijoiden mukaan ymmärtää, että epäsymmetrisyys voikin olla aivan perustavaa laatua oleva piirre kakkostyypin supernovissa.

Artikkelin pääkirjoittaja Steve Boggs Kalifornian yliopistolta Berkeleystä selventää syitä epäkeskoon posaukseen: "Tähdet ovat toki pallomaisia kappaleita, mutta ilmeisesti niiden ydin muuttuu kuolinprosessissa turbulenttiseksi. Se kuohuu ja loiskuu viimeisten sekuntien aikana voimakkaasti. Juuri ytimen heiluminen johtaa epäsymmetrisiin räjähdyksiin."

Jää nähtäväksi, onko 1987A vain poikkeus, vai lieneekö se oletusten mukainen tyyppiesimerkki erityisen vinksahtaneista räjähdyksistä.

Progress on syöksynyt ilmakehään

Progress M-27M putosi Tyyneen valtamereen klo 5:20 Suomen aikaa aamulla. Paikka oli noin 830 km länteen meren päälle Chilen rannikosta, mutta koska osia on levittäytynyt noin 1300 km pitkälle vyöhykkeelle, on mahdollista, että Chilen maaperällekin on osunut pudonneita kappaleita. Havaintoja näistä ei toistaiseksi ole. 

Alun perin putoamisesta tiedotti Venäjän avaruushallinto Roskosmos, jonka arvio putoamispaikasta ja -ajasta (hieman aikaisemmin ja keskelle Tyyntä Valtamerta) perustui Kazakstanista tehtyyn viimeiseen havaintoon aluksesta ja simulaatioon sen radan kehittymisestä sen jälkeen.  

Venäläinen Progress M-27M -rahtialus laukaistiin avaruuteen tiistaina 28. huhtikuuta aamulla klo 9:09 Suomen aikaa, mutta sen matka kiertoradalle päättyi ikävästi. Kantoraketin kolmas vaihe lopetti toimintansa muutamaa sekuntia suunniteltua aikaisemmin, ja saatavissa olevien tietojen perusteella se näyttää räjähtäneen.

Progress irtaantui kolmannesta vaiheesta, avasi aurinkopaneelinsa ja osan antenneistaan, mutta yhteys siihen menetettiin pian. Aluksesta saatujen tietojen mukaan se oli alkanut pyöriä noin 20 kertaa minuutissa pituusakselinsa ympäri irtaantumisen jälkeen, eikä lennonjohto saanut sitä hallintaansa.

Tuloksettomien yhteysyritysten jälkeen lento julistettiin menetetyksi ja huomio siirtyi sen kiertoradan vääjäämättömän madaltumisen seuraamiseen.

Ilmakehän hyvin ohuet rippeet ylettyvät satojen kilometrien korkeuteen ja hidastavat siellä olevia avaruusaluksia. Ne putoavat siksi alaspäin, ja ellei niitä pidetä rakettimoottorien ajoittaisilla poltoilla radallaan, ne putoavat Maahan. Mitä alemmaksi rata vajoaa, sitä enemmän ilmakehä nopeutta hidastaa ja sitä nopeammaksi putoaminen tulee.

Otsikkoa ei pidä käsittää väärin: Saturnuksen jäisen kuun sisuksista kyllä purkautuu avaruuteen vesihöyryä ja jäähilettä, mutta ei välttämättä yksittäisinä suihkuina, kuten tähän asti on kuvien perusteella arveltu.

Saturnusta vuodesta 2004 kiertäneen Cassini-luotaimen välittämissä kuvissa hyisiä geysirejä esiintyy noin 500 kilometrin läpimittaisen kuun eteläisillä napaseuduilla. Ne keskittyvät tiikerinraidoiksi kutsuttujen kuoren halkeamien alueelle, missä pinnanalaisesta "merestä" vesi pääsee karkaamaan avaruuteen.

Planetary Science Instituten tutkijan Joseph Spitalen johtama ryhmä on mallintanut Enceladuksen suihkuja ja päätynyt siihen, että todellisuudessa kyse on rakopurkauksista. Vesihöyry ei suihkuakaan yksittäisinä geysireinä, vaan verhomaisina muodostelmina, jotka voivat kattaa suuren osan halkeamista.

Harva vesihöyry näyttää muodostavan erillisiä suihkuja, kun "verhojen" poimuja tarkastellaan sopivasta suunnasta. "Jotkut voimakkaimmat suihkut todennäköisesti ovat juuri sitä, miltä ne näyttävätkin, mutta suurin osa kuvissa näkyvästä aktiivisuudesta selittyy ilman erillisiä suihkuja", toteaa Spitale.

Spitalen ryhmä sai vihjeen purkausten todellisesta luonteesta tutkiessaan tarkemmin Cassinin välittämiä kuvia. Monissa niistä näkyy geysirien lisäksi himmeää taustahehkua, jota vasten yksittäiset suihkut korostuvat.

Enceladuksen purkauksia mallinnettaessa oletettiin, että vesihöyryä purkautuu halkeamien koko pituudelta. Halkeamat eivät ole viivasuoria, vaan mutkittelevat kuun pinnalla. Rakopurkausten syytämiin "verhoihin" muodostuu poimuja ja taitoksia, joiden kohdalla vesihöyry näyttää tiheämmältä.

"Tarkastelusuunta vaikuttaa merkittävästi siihen, missä näitä 'haamusuihkuja' näkyy. Jos Enceladuksen eteläisiä napaseutuja katselisi eri suunnista, suihkut näyttäisivät ilmestyvän ja katoavan", arvioi Spitale.

Kun tutkijat vertasivat simulaatioitaan todellisiin kuviin, poimut osuivat hyvin yksiin geysireiltä näyttävien muodostelmien kanssa. Yhteensopivuus oli niin hyvä, että ilmeisesti suurin osa erillisistä suihkuista on pelkkää illuusiota.

Samankaltaisia rakopurkauksia esiintyy esimerkiksi Havaijilla, Galápagossaarilla ja Islannissa, mutta niistä suihkuava aine on vesihöyryn ja jään sijasta hehkuvan kuumaa laavaa. 

Tutkimuksesta kerrottiin Planetary Science Instituten uutissivuilla ja se julkaistiin Nature-tiedelehdessä (maksullinen) tänään 7. toukokuuta.

Kuva: NASA/JPL-Caltech/SSI/PSI

Euroopan avaruusjärjestön Rosetta-komeettaluotaimen "isä" Gerhard Schwehm saapuu Suomeen ensi torstaina 7. toukokuuta ja kertoo klo 17 alkaen ilmaisessa yleisötilaisuudessa tuoreimpia tietoja niin lennon sujumisesta kuin yrityksistä herättää laskeutuja Philae. Tilaisuus pidetään Helsingin yliopiston päärakennuksen (Fabianinkatu 33, 3. krs.) salissa 13 ja mukana on myös suomalaisia Rosetta-lentoon osallistuvia tutkijoita.

Tiedetuubi toimii Schwehmin isäntänä Suomessa yhdessä Tekesin, Ilmatieteen laitoksen ja Helsingin Observatorion kanssa.

Vierailu liittyy Helsingin observatorion 8.5. klo 12 avautuvaan pienoisnäyttelyyn ”Rosetta ja Aurinkokunnan arvoitukset”. Se kertoo Rosetta-luotaimen matkasta Aurinkokunnan nuoruuden lähteille. Luotaimen tavoitteena on komeetta 67P/Churyumov–Gerasimenkoa tutkimalla selvittää Aurinkokunnan syntyhistoriaa ja maapallon vesien ja elämän alkuperää.

Gerhard Schwehm oli mukana nuorena avaruusfyysikkona Giotto-luotaimen tutkijaryhmässä ja oli lennonjohdossa, kun Giotto otti ensimmäiset lähikuvat Halleyn komeetasta vuonna 1986. Sen jälkeen hän toimi suunnitteilla tuolloin jo olleen komeettalennon tiedejohtajana ja oli tekemässä Rosetta-luotaimesta sekä sen lennosta tätä mitä se on nyt. Hänestä tuli sittemmin ESAn planeettalentojen operatiivisen osaston tiedejohtaja ja hän toimi Rosetta-lennon tiedejohtajana siihen saakka, kun jäi eläkkeelle vuonna 2014. Sen jälkeenkin hän on ollut mukana luotaimen tiederyhmässä ja aktiivinen jäsen sen operatiivisessa ryhmässä. Rosetta-lennon ollessa matkalentovaiheessaan Schwehm toimi myös ESAn Smart-1 -kuuluotaimen projektipäällikkönä.

Tiedetuubi palaa luonnollisesti asiaan loppuviikosta!

Tähtitieteessä etäisyys tarkoittaa myös paluuta menneisyyteen: mitä pidempi matka, sitä kauemmas historiaan katsotaan. Kansainvälinen tutkijaryhmä on löytänyt poikkeuksellisen kirkkaan galaksin, jolla on etäisyyttä yli 13 miljardia valovuotta. Nyt havaittu säteily on siis lähtenyt matkaan, kun maailmankaikkeuden ikä oli vain viitisen prosenttia nykyisestä eli noin 670 miljoonaa vuotta.

Kymmenmetrisellä Keck I -teleskoopilla tehtyjen havaintojen mukaan EGS-zs8-1-nimellä tunnettu galaksi oli varhaisen maailmankaikkeuden kirkkaimpia ja massiivisimpia kohteita.

Galaksista on tehty havaintoja aiemminkin Hubble- ja Spitzer-avaruusteleskoopeilla, mutta etäisyys saatiin määritettyä Havaijilla sijaitsevan Keck-observatorion uudella MOSFIRE-instrumentilla (Multi-Object Spectrometer For Infra-Red Exploration). Sillä pystytään tekemään spektrimittauksia yhtä aikaa useista kohteista infrapuna- eli lämpösäteilyn aallonpituuksilla.

Voivatko neutronitähti ja pulsari muodostaa kaksoistähden? Kyllä voivat, vaikka sellaisia ei kovin paljon tunnetakaan. Nyt näiden harvinaisten järjestelmien joukko on kasvanut poikkeuksellisella parilla.

Pulsarit löydettiin vuonna 1967, kun taivaalta havaittiin tulevan hyvin säännöllisiä radiopulsseja. Ennestään tuntemattomille kohteille annettiin ensin tunnukseksi LGM, Little Green Men eli "pienet vihreät miehet": pulssien säännöllisyyden arveltiin mahdollisesti viittaavan keinotekoiseen alkuperään.

Oudot kohteet osoittautuivat kuitenkin luonnontuotteiksi, vinhasti pyöriviksi neutronitähdiksi, jotka ovat Aurinkoa massiivisempien tähtien kehityksen päätepisteitä. Pulsareiden säteily suuntautuu voimakkaan magneettikentän ansiosta kahteen vastakkaiseen keilaan. Jos keilat sattuvat osumaan Maan suuntaan, ne havaitaan hyvin nopeasti sykkivinä pulsseina, kuin kaukaisen majakan välkkeenä.

Noin joka kymmenes pulsari kuuluu kaksoistähtijärjestelmään. Useimmiten parina on valkoinen kääpiö, suunnilleen Auringon kokoisen tähden jäähtyvä jäänne. Vain ani harva pulsari kiertää toista neutronitähteä, pääsarjaan kuuluvasta, vakaasti loistavasta tähdestä puhumattakaan. Tutkijoiden mukaan kaksoisneutronitähtien harvinaisuus johtuu neutronitähtien syntytavasta.

Kun Aurinkoa massiivisempi tähti päättää päivänsä, se räjähtää supernovana. Vaikka kuoleva tähti alkujaan kuuluisikin kaksoistähtijärjestelmään – kuten suuri osa tähdistä kuuluu – räjähdys sinkoaa tähden tiiviiksi puristuneen jäänteen eli neutronitähden usein kauas avaruuteen: kaksoistähtijärjestelmä hajoaa.

Todennäköisyys sille, että kaksoistähti selviäisi peräti kahdesta supernovaräjähdyksestä, jolloin jäljelle jäisi kaksoisneutronitähti, on hyvin pieni. Mahdotonta se ei kuitenkaan ole, ja uuden löydön toivotaan antavan valaistusta tähän epätodennäköiseen syntyprosessiin.

Uuden pulsarin, joka sai tunnuksekseen PSR J1930-1852, löysivät lukiolaiset Cecilia McGough ja De’Shang Ray vuonna 2012. He olivat mukana Yhdysvaltain kansallisen tiedesäätiön järjestämässä PSC-projektissa (Pulsar Search Collaboratory). Siinä lukiolaiset saavat tutkia radioteleskoopilla kerättyä havaintoaineistoa, jossa saattaa piileksiä merkkejä pulsareista.

Hyviä kandidaatteja löytävät lukiolaiset pääsevät Green Bankin radio-observatorioon tekemään jatkohavaintoja yhdessä tähtitieteilijöiden kanssa. Green Bankin 100-metrinen antenni on maailman suurin täysin suunnattava radioteleskooppi. Se sijaitsee "kansallisella radiohiljaisuuden vyöhykkeellä", joka on muodostettu varmistamaan ensiluokkaiset olosuhteet huipputarkkojen radiohavaintojen tekemiselle.