punainen kääpiö

Naapuritähti ärjyy ja aiheuttaa ongelmia planeetalle

Ma, 08/15/2016 - 15:02 Jarmo Korteniemi
Kuva: Jarmo Korteniemi

Kerroimme eilen sensaatiomaisesta huhusta naapuritähtemme mahdollisesta asumiskelpoisesta kiertolaisesta. Itse planeetasta saadaan lisätietoja elokuun lopulla, mutta jo pelkkä tähtikin kertoo paljon sikäläisistä olosuhteista.

Millaista Proxima Centaurin seutuvilla oikein on?

Itse tähti on paljon Aurinkoa pienempi punainen kääpiö. Ihmissilmin Aurinko näyttäisi samalla etäisyydellä lähes 20 000 kertaa kirkkaammalta.

Auringon paikalle vaihdettuna Proxima taas näkyisi meillä paljon täysikuuta pienempänä, mutta 20 kertaa kirkkaampana.

Äkäpussi, jota ei varmasti kesytetä

Naapuritähtemme on suurin piirtein Auringon ikäinen tai hieman vanhempi. Se kuitenkin jaksaa porskuttaa menemään vielä pitkään senkin jälkeen kun oma aurinkokuntamme on paistettu loppuun. Proximan kaltaiset tähdet elävät useita biljoonia (n·1012) vuosia, eli satoja kertoja pidempään kuin Aurinko.

Pitkän iän mahdollistaa pieni koko. Tähdellä ei ole varsinaista pysyvää ydintä, vaan konvektio sekoittaa sen materiaa koko ajan. Juuri siksi Proxima pystyy polttamaan lähes kaiken vetynsä heliumiksi. Auringossa ei kiertoa tapahdu, ja sen ytimeen kertyvä helium ajaa oman tähtemme lopun tielle kun vasta vain kymmenys sen polttoaineesta on käytetty.

Proxima ei kuitenkaan ole mikään itse rauhallisuus. Sillä on nimittäin pahoja raivonpuuskia.

Tähdellä on aika ajoin hyvin voimakkaita flare- eli soihtupurkauksia. Ne ovat punaisille kääpiöille varsin tyypillisiä. Tutkimusten mukaan Proximan aktiivisuus seuraa noin 450 vuorokauden sykliä, mutta muutoin soihdut ovat täysin ennustamattomia.

Purkaus syntyy, kun tähden magneettikenttä muuttuu ja napsahtaa äkisti. Magneettisen energian vapautuminen kuumentaa pintaa paikallisesti. Tähden materiaa sinkoutuu hyvin kauas, joskus laajaltakin alueelta. Purkaus nostaa tähden kirkkautta kymmeniä, ehkä satojakin kertoja normaalista. Koko episodi voi olla ohi minuuteissa, suurimmat yleensä tunneissa.

Kuva: Jarmo Korteniemi

Kiertolainen? Vettä? Elämää?

Huhujen mukaan Proximaa kiertää maankaltainen planeetta elämänvyöhykkeellä. Eli alueella, jolla voi esiintyä nestemäistä H2O:ta.

Koska Proxima Centauri on pieni ja heikkotehoinen, elämänvyöhyke on erittäin lähellä sitä. Siellä kiertävän planeetan "vuosi" olisi vain muutamien päivien mittainen. Ja juuri tästä syystä sen havaitseminen onkin osoittautunut hyvin vaikeaksi. Kiertolainen on niin lähellä Proximaa, että sitä ei ole helppoa havaita nykylaitteilla.

Millaista tuollaisella planeetalla olisi? Arvaillaanpa valistuneesti.

Emotähti näyttäisi sieltä katsottuna massiiviselta. Se olisi useita kertoja suurempi kuin miltä Aurinko meille näyttää. Läheisyyden vuoksi valaistus olisi lähes samaa luokkaa kuin meillä -- jos siis ei huomioi, että Proximan loiste värjää kaiken punaiseksi. Otsikkokuvassa on hahmoteltu näkymien vertailua siellä ja täällä. (Kuvan oikealla puolella on kaksi erikokoista tähteä, jotka vastaavat näkymää mallinnetun elämänvyöhykkeen ulko- ja sisälaidoilla.)

Elämänvyöhykkeen rajat eivät ole millään muotoa selviä. Ne riippuvat täysin tarkastellusta asiasta ja käytetyistä parametreista. Eri mallit antavat Auringonkin elämänvyöhykkeelle täysin toisistaan poikkeavia arvoja. Alla olevasta kuvasta voi nähdä mallien olevan samaa mieltä vain yhdestä asiasta: Oma planeettamme sattuu aina oikein kivasti elämänvyöhykkeelle.

Onko Proximan planeetan pinnalla sitten todella virtaavaa vettä? Kallioita, rantoja, meriä, eliöitäkin? Nuo riippuuvat monesta tekijästä. Esimerkkeinä ovat vaikkapa planeetan koko, koostumus, kaasukehä ja magneettikenttä, kehityshistoria, ja moni muu.

On kuitenkin kaksi asiaa, jotka voivat vähentää tuon planeetan elinkelpoisuutta todella roimasti.

Planeetta voi ensinnäkin olla vuorovesivoimien ansiosta lukkiutunut jumiin niin, että se pitää aina saman puolensa kohti Proximaa. Silloin tähdenpuoleinen puoli paahtuisi ja varjopuoli jäätyisi. Jos planeetalla ei ole lämpöjakaumaa riittävästi tasaavaa vesi- tai kaasukehän kiertoa, elämänvyöhykkeellä olemisesta ei ehkä olisi mitään iloa.

Toiseksi, ja tärkeämpänä, Proxima voi tehdä soihtupurkauksillaan elämän kertakaikkisen mahdottomaksi. Eniten ongelmia aiheuttavat soihtujen röngenpulssit, jotka voivat haitata niin kotoperäisten eliöiden kuin satunnaisten matkailijoidenkin oleskelua pinnalla. Säteily on purkauksen aikaan yhtä voimakasta kuin Auringolla, mutta tuolla ne jouduttaisiin kokemaan paljon Merkuriusta lähempänä.

Planeetalla mahdollisesti kehittyneet eliöt ovat toki voineet vuosimiljardien aikana kehittyä kestämään purkauksia, tai jopa pakenemaan niitä. Aika näyttää, millaista tuolla siis oikeasti on.

Niin, ja onko siellä edes mitään planeettaa.

Muut jutut aihepiiristä: • (1) Huhu Proxima b:stä? • (2) Tähti Proxima Centauri • (3) Proximan planeetta varmistettu • (4) Infografiikka • (5) Lähimmät tähdet • 

Kirjoittaja on koulutukseltaan tähtitieteilijä ja planeettatutkija.

Kuvat: Jarmo Korteniemi / Tiedetuubi

Punaiset kääpiöt kertovat planeettojen synnystä

To, 09/17/2015 - 08:16 Markus Hotakainen
Punaisen kääpiön ainekiekko

Alle 200 valovuoden etäisyydeltä on löydetty nuoria punaisia kääpiöitä, jotka muuttavat käsityksiä planeettakunnan syntyprosessista. Tähdillä on ikää ainoastaan 30–40 miljoonaa vuotta ja kahdella niistä on edelleen ympärillään tiheä ainekiekko, josta on mahdollisesti tiivistymässä planeettoja. 

"Muilla tämänikäisillä tähdillä ei yleensä ole enää kiekkoa. Punaisten kääpiöiden ainekiekot näyttävät pitkäikäisemmiltä kuin Auringon kaltaisilla kuumemmilla tähdillä. Emme vielä ymmärrä miksi", pohdiskelee tutkimusryhmää johtanut Simon Murphy.

Nuorten tähtien "vanhojen" kiekkojen löytyminen kyseenalaistaakin nykyiset teoriat planeettojen synnystä. "Planeettojen muotoutuminen saattaa kestää paljon pidempään kuin aiemmin arveltiin", toteaa tutkimusryhmään kuulunut Warrick Lawson.

Punaisia kääpiöitä ympäröivät kiekot paljastuivat niiden infrapunasäteilyn perusteella. Vaikka kiekkoja ei havaittu suoraan, tutkijoiden mukaan on mahdollista, että riittävän tehokkailla kaukoputkilla ne on mahdollista kuvata.

 

 

"Koska nuoret punaiset kääpiöt ovat muita tähtiä himmeämpiä eivätkä ne häikäise samalla tavalla, ne ovat ihanteellisia kohteita vastikään syntyneiden planeettojen kuvaamiseen", Murphy arvioi.

Viime vuosikymmeninä punaisten kääpiöiden löytyminen on helpottunut huomattavasti. "Alle 20 vuotta sitten ajatus siitä, että Linnunradan lähialueet vilisisivät nuoria tähtiä, oli täysin uusi", Lawson sanoo.

Tutkimuksesta kerrottiin Australian kansallisen yliopiston uutissivuilla ja se on julkaistu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society -tiedelehdessä.

Kuvat: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC) [ainekiekko], David A. Aguilar/CfA/Harvard Smithsonian [punainen kääpiö planeettoineen]

Eksoplaneettapienokainen mitattiin ja punnittiin

To, 06/18/2015 - 11:20 Markus Hotakainen

Muita tähtiä kiertäviä eksoplaneettoja tunnetaan varmuudella jo melkein 2 000 ja varmistamattomia havaintoja on yli 3 500. Suurin osa planeetoista on löytynyt niiden kulkiessa tähtensä editse ja himmentäessä aavistuksen verran tähden valoa. Tähän perustuu esimerkiksi Kepler-avaruusteleskoopin toiminta.

Eksoplaneettojen ominaisuuksien selvittäminen onkin paljon hankalampaa. Nyt on kuitenkin onnistuttu ensimmäisen kerran määrittämään Maata pienemmälle eksolle sekä koko että massa. Kepler-138b-planeetan läpimitta on uusien tulosten mukaan jokseenkin sama kuin Marsin ja massa hieman sitä pienempi.  

Kepler-138 on punainen kääpiötähti, jonka etäisyys Aurinkokunnasta on noin 200 valovuotta. Siltä on löydetty kolme planeettaa, jotka kaikki näyttävät Maasta katsottuna kulkevan aika ajoin tähden editse. Mittaamalla tähden valon himmeneminen tällaisen ylikulun aikana saadaan selville planeettojen koot.

Niiden punnitseminen onnistuu niin ikään ylikulkuja tarkkailemalla. Planeetat vaikuttavat vetovoimillaan toistensa liikkeisiin, joten ylikulkujen säännönmukaisuudessa on pieniä heittoja. Kepler-avaruusteleskoopin havainnoista saatiin ajoitettua ylikulut niin tarkasti, että niiden perusteella pystyttiin laskemaan myös kolmannen planeetan massa.

Kolmesta planeetasta pienin eli Kepler-138b on selvästi Maata kevyempi ja pienempi. Sen massa on alle kymmenesosa Maan massasta ja läpimitta noin 6 600 kilometriä, kun Marsin läpimitta on hieman alle 6 800 kilometriä. 

Kaksi muuta planeettaa ovat läpimitaltaan noin puolitoista kertaisia Maahan verrattuna. Kepler-138d on massaltaan Maan luokkaa, Kepler-138c noin neljä kertaa massiivisempi. 

Kahden isomman planeetan läpimitat ja massat on määritetty jo aiemmin, mutta niitäkin saatiin nyt tarkennettua. Kaikki kolme planeettaa kiertävät tähteään lähempänä kuin Merkurius Aurinkoa. Ne ovat siten kuumia maailmoja, joiden pinnalla olosuhteet ovat liian ankarat elämälle.

Eksoplaneettatutkimuksesta kerrottiin Pennsylvania State Universityn ja NASAn uutissivuilla, ja se julkaistaan tänään Nature-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: NASA