maankaltaiset planeetat

Sensaatio varmistui - naapuritähden elämänvyöhykkeellä planeetta

Ke, 08/24/2016 - 20:00 Jarmo Korteniemi
Kuva: Ricardo Ramirez & James Jenkins (Department of Astronomy, Universidad de Chile).

Proxima Centaurilla on hivenen Maata suurempi kiertolainen. Lähin eksoplaneetta sijaitsee sopivasti elämän vyöhykkeen keskellä.

Lähimmältä tähdeltä on löytynyt kiertolainen. Asia varmistui tutkijoiden kerrottua asiasta 24.8.2016. Tutkimus julkaistiin samana päivänä tiedelehti Naturessa.

Löytö tehtiin Euroopan eteläisen observatorion ESOn 3,6 -metrisen teleskoopin sekä VLT -teleskooppijärjestelmän yhteispelinä.

Planeetan nimi on normaalin käytännön mukaan Proxima Centauri b. Se kiertää tähteä noin 11,2 vuorokauden jaksolla. Tuo on sen "vuosi".

Selvyyden vuoksi jutussa puhutaan tähdestä pelkkänä Proximana, ja planeetasta Proxima b:nä.

Millainen Proxima b on?

Proxima b on hieman suurempi kuin Maa, massaltaan noin 1,3-kertainen. Planeetan tiheyttä ei tiedetä, mutta se lienee samaa luokkaa Maan kanssa. Tällöin planeetan halkaisija olisi noin 13 000–14 000 kilometriä. Maan läpimitta on 12 742 kilometriä.

Pinnalla tallustelu onnistuisi ihmiseltä vaivattomasti, sillä painovoima on siellä vain noin 10 % suurempi kuin meillä. Jos pystyt kotona hyppäämään metrin korkeuteen, Proxima b:n pinnalla yltäisit 90 senttiin. Ja tallusteltavaa riittäisi: pinta-alaa pallolla olisi noin viidenneksen enemmän kuin Maalla.

Taivaalla komeilisi suuri ja häikäisevän punainen valopallo. Läpimitta olisi huikaisevat kolme kertaa suurempi kuin miltä Aurinko näyttää meidän taivaallamme.

Proxima b kiertoaika emotähden ympäri on tarkalleen 11 vuorokautta 4 tuntia ja 28 minuuttia. Parin minuutin tarkkuudella.

Planeetan keskietäisyys tähdestä on noin seitsemän miljoonaa kilometriä (0,05 AU), eli vain kahdeksasosa Merkurius-Aurinko -välimatkasta. Radan yksityiskohtia ei kuitenkaan vielä tiedetä. Se voi olla joko maankaltaisella lähes täysin pyöreällä tai sitten voimakkaan elliptisellä radalla. Suurimmillaan etäisyys tähteen saattaa vaihdella jopa 4,7 ja 9,8 miljoonan kilometrin välillä.

Planeetta sijaitsee kauniisti himmeän Proxima-tähden elämänvyöhykkeellä. Tämä tarkoittaa, että Proxima b:n pinnalla voi hyvinkin olla vettä.

Planeetan laskennalliseksi lämpötilaksi saadaan vain -42 astetta, mikä on hieman suurempi kuin Marsilla. Todellisuudessa monet asiat, kuten tarkka kiertorata ja pyörimistahti voivat nostaa käytännön olosuhteita miellyttävämmiksi. Proxima b:n suuri kokokin auttaa asiaa: se voi hyvin omata mittavan kaasukehän, ja planeetan sisäinen aktiivisuus voi tuoda lisälämpöä. Vertailun vuoksi Maalla laskennallinen lämpötila on vain nollan tienoilla, mutta kasvihuoneilmiön vuoksi keskilämpötila on 15 astetta plussalla.

Planeetan laskennallinen lämpötila tarkoittaa käytännössä mustan kappaleen tasapainolämpötilaa kyseisellä etäisyydellä tähdestä.

Kuinka planeetta löydettiin?

Proxima b:tä ei itseään ole vielä nähty, vaan se löydettiin emotähden liikkeiden ansiosta. Kun tähti vaappuu kappaleiden yhteisen massakeskipisteen ympäri, sen valon spektriviivat siirtyvät välillä punaiseen ja välillä siniseen suuntaan. Siirtymää tutkimalla saadaan selville tähden radiaali- eli säteisnopeus, eli vaappuminen katseen suunnassa. Proxima b:n pienen koon vuoksi liike on hyvin pientä, ja siksi havaitseminen vaati paljon työtä.

Tutkimus osoittaa, että Proxima b havaittiin alunperin jo vuonna 2013. Tuolloin tutkijat eivät kuitenkaan voineet olla varmoja vaappumissignaalin aitoudesta, joka saattoi olla pelkkää satunnaiskohinaa. Nyt käytössä oli paljon pidempi 16 vuoden aikasarja, ja kohinan vaikutus saatiin minimoitua. Tutkimuksessa käytettiin HARPS-spektrografin aineistoja sekä vuoden 2013 tutkimuksesta että intensiiviseltä seurantajaksolta tammi-maaliskuulta 2016. Bonuksena käytettiin myös UVES-spektrometrillä kerättyä aineistoa vuosilta 2000–2007. Tähden säteisheilunta löytyi yhdistetystä aineistosta helposti.

Yllä kaikki tutkimuspisteet 11,2 vuorokauden periodille sovitettuna. Alla vuoden 2016 seurantajakso. Aineiston yleinen kaltevuus johtuu siitä, että Proximan liike tuo sitä koko ajan lähemmäs Aurinkoa.

Kannattaa pitää mielessä, että havainto on vasta planeetan varma löytö. Pallukan ominaisuuksista ei tiedetä juuri mitään muuta kuin etäisyys ja massa-arvio. Loppu on valistunutta arvailua.

Tulevissa tutkimuksissa Proxima b yritetään varmasti saada näkyviin paremmin. Tähden tarkan paikan seuraaminen taivaalla lienee yksi tehtävä: sen kun saisi selville, olisi planeetan radan toinenkin komponentti selvillä. Jossain vaiheessa planeetta voidaan saada kuvattua, ja ehkä sen kaasukehänkin aineet selville. Ja ehkä, jonain päivänä, sinne lähetetään avaruusluotainkin. Matka tosin kestänee vähintään vuosikymmeniä.

Aineistosta löytyi myös toinen, noin 200 vuorokauden jakso. Tutkijat eivät osaa vielä selittää sitä, mutta tähteä voi hyvin kiertää toinenkin planeetta. Selvyyden saamiseksi täytyy tähden liikettä seurata pidempään. Proxima b:n rataan kauempana kiertävä planeetta ei kuitenkaan vaikuttaisi.

Proxima b:n voidaan odottaa saavan uuden nimen lähivuosina. Nimistövalinnoista vastaava taho IAU (Kansainvälinen tähtitieteellinen unioni) on viime aikoina järjestänyt yleisöäänestyksiä, jotta tuhannet jo varmistetut eksoplaneetat saisivat "kunnollisia" ja helppoja nimiä. Näin käynee ennen pitkää myös Proximan planeetalle. Kävisikö nimeksi ehkäpä vaikkapa Pandora?

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

Juttu perustuu ESOn tiedottustilaisuudessa annettuihin tietoihin sekä ESOn ja Max Planck Instituutin tiedotteisiin.

Otsikkokuva: Ricardo Ramirez & James Jenkins (Department of Astronomy, Universidad de Chile)
Diagrammit: Anglada-Escudé et al. (University of London / Max Planck-Institut für Astronomi)
Maisemakuva: Jarmo Korteniemi /  Flickr (Liz Lawley / Sean MacEntee 

Der Spiegel: Lähintä tähteä kiertää asuinkelpoinen planeetta

Su, 08/14/2016 - 02:30 Jarmo Korteniemi
Kuva: Christoph Scholz / Flickr

Saksalainen Der Spiegel -lehti kertoo, että aivan Auringon naapurustosta on löytynyt maankaltainen eksoplaneetta. Lehden saamien tietojen mukaan se kiertäisi Proxima Centauri -tähteä, ja vieläpä sen elämänvyöhykkeellä – eli sopivalla etäisyydellä, jotta sen pinnalla voisi esiintyä vettä, elämän perusraaka-ainetta.

Nimettömiin lähteisiin nojautuva juttu lupaa Euroopan eteläisen observatorion tutkijoiden julkistavan löytönsä elokuun lopulla.

ESOn edustajat eivät suostuneet kommentoimaan asiaa suuntaan tai toiseen uutistoimisto AFP:lle.

Proximan kiertolaisista on saatu aiemminkin vihiä, mutta havainnot ovat aina olleet hyvin epävarmoja. Planeetan tämänkertainenkin todistaminen oli Der Spiegelin tietojen mukaan myös ESOn laitteiden erotuskyvyn rajoilla.

Noin lähellä Maata oleva minkä tahansa kaltainen eksoplaneetta olisi jo itsessään upeaa. Maankaltainen ja mahdollisesti asumiskelpoinenkin planeetta olisi moninkertainen sensaatio.

Proxima on riittävän lähellä, jotta planeettaa tutkimaan voitaisiin periaatteessa lähettää luotain, jolla voisi olla edes teoreettisia mahdollisuuksia päästä perille. Villeimmissä skenaarioissa pitkään tasaisesti kiihdyttävä kevyt luotain voisi päästä perille jo muutamassa kymmenessä vuodessa.

Proxima Centauri on Aurinkoa lähinnä oleva toinen tähti. Sen etäisyys meistä on noin 4,25 valovuotta eli 270 000 kertaa Maan ja Auringon välimatka. Tähti on Aurinkoa paljon pienempi ja kylmempi punainen kääpiö. Se näkyy vain eteläiseltä pallonpuoliskolta, eikä erotu paljain silmin Maasta katsottuna.

Seuraamme tilanteen kehittymistä ja raportoimme uusista tiedoista mahdollisimman pian.

Suomessa planeettahuhusta kertoi ensimmäisenä Tiedetuubi.

Muut jutut aihepiiristä: • (1) Proxima Centaurilla ehkä kiertolainen?(2) Millainen Proxima Centauri on?(3) Proximan planeetta varmistettu(4) Tähti käväisi lähempänä kuin Proxima(5) Monet tähdet tekevät lähiohituksia

Otsikkokuva: Christoph Scholz / Flickr

PS. Näsäviisaille tiedoksi: Vaikka Aurinko eittämättä on Maata lähinnä oleva tähti, Proxima Centauri on Aurinkokuntaa lähinnä oleva tähti. Tämän jutun näkökanta on tuo jälkimmäinen. Ja asujana voi olla joku muu kuin ihminen, ja eri kriteereillä.

Säteily tuhoaa useimmat maankaltaiset planeetat

Ke, 11/18/2015 - 21:55 Markus Hotakainen
Kepler-438 ja Kepler-438b

Eksoplaneettojen etsijöiden kiikarissa ovat erityisesti maankaltaiset planeetat, sillä niiden oletetaan olevan elämän kannalta suotuisimpia - ainakin jos ne sattuvat kiertämään tähteään etäisyydellä, jolla olosuhteet ovat sopivat nestemäisen veden esiintymiselle.

Uuden tutkimuksen mukaan maankaltaisuus saattaa kuitenkin olla laiha lohtu. Suurin osa oma kotimaailmaamme muistuttavista eksoplaneetoista saattaa olla täysin elinkelvottomia. Syynä ovat niiden tähdissä tapahtuvat valtaisat purkaukset, niin sanotut superflaret.

Auringossakin tapahtuu flarepurkauksia, joiden yhteydessä esiintyvät koronan massapurkaukset saavat aikaan Maan kohdalle osuessaan kirkkaita revontulia. Superflaret ovat vielä kymmenen kertaa rajumpia. Ja niiden laukaisemat massapurkaukset voivat raastaa planeetan kaasukehän avaruuteen. 

Yksi esimerkki kovan kohtalon kokeneesta planeetasta on Kepler-438b, joka kiertää punaista kääpiötähteä. Kepler-438-tähdessä tapahtuu muutaman sadan vuorokauden välein superflarepurkauksia, joissa vapautuu energiaa 100 miljardin TNT-megatonnin verran.

Kepler-438b on toistaiseksi löytyneistä eksoplaneetoista eniten maankaltainen sekä kooltaan että lämpötilaltaan, mutta se kiertää tähteään lähempänä kuin Maa Aurinkoa, vain noin 25 miljoonan kilometrin etäisyydellä. Ja on ilmeisesti tyystin asuinkelvoton.

"Jos Kepler-438b:llä on samankaltainen magneettikenttä kuin Maalla, se suojaa jonkin verran. Mikäli sillä ei ole tai jos flaret ovat riittävän voimakkaita, planeetta on ehkä menettänyt kaasukehänsä, jolloin sitä pommittaa hyvin vaarallinen säteily. Silloin se olisi elämän kannalta kovin karu paikka", selittää tutkimusryhmää johtanut David Armstrong.

"Kaasukehä on ehdoton edellytys elämän kehittymiselle. Vaikka flarepurkauksilla ei itsessään ole todennäköisesti merkittävää vaikutusta kaasukehään, voimakkaisiin flareihin liittyvillä koronan massapurkauksilla sen sijaan on", jatkaa Chloe Pugh

"Jos planeetalla ei ole kunnon kaasukehää, siihen kohdistuu myös superflarepurkausten ultravioletti- ja röntgensäteily sekä voimakas hiukkassäteily. Ne kaikki ovat haitallisia elämälle."

Tutkimuksesta kerrottiin Warwickin yliopiston uutissivuilla ja se julkaistaan Monthly Notices of the Royal Astronomical Society -tiedelehdessä.

Kuva: Mark A. Garlick/University of Warwick

 

Suurin osa maankaltaisista planeetoista on vielä syntymättä

Ti, 10/20/2015 - 19:27 Markus Hotakainen
Tulevia "maapalloja"

Meillä on ollut tuuria. Maa on syntynyt hyvin varhaisessa vaiheessa, jos tarkastellaan koko maailmankaikkeuden kehitystä. Kun Aurinkokunta tiivistyi tähtienvälisestä kaasu- ja pölypilvestä noin 4,6 miljardia vuotta sitten, ainoastaan kahdeksan prosenttia elämän kannalta suotuisista, koko maailmankaikkeuden eliniän aikana syntyvistä planeetoista oli olemassa. 

Tutkimus, jossa tähän tulokseen on päädytty, on teoreettinen, mutta se perustuu havaintoaineistoon, joka on koottu Hubble- ja Kepler-avaruusteleskoopeilla.

"Päätavoitteenamme oli ymmärtää Maan asema suhteessa koko muuhun maailmankaikkeuteen", sanoo Peter Behroozi, toinen tutkimuksen tekijöistä. "Verrattuna kaikkiin planeettoihin, jotka vielä muodostuvat maailmankaikkeudessa, Maa on syntynyt itse asiassa hyvin varhain."

Hubble-avaruusteleskoopin avulla on pystytty katsomaan kauas sekä ajassa että avaruudessa, ja sillä tehdyt havainnot muodostavat galaksien perhealbumin. Siitä voi nähdä, miten tähtien syntytahti on muuttunut galaksien ikääntyessä ja kasvaessa kokoa.

Havaintojen mukaan maailmankaikkeudessa syttyi 10 miljardia vuotta sitten tähtiä hyvin nopeasti, mutta syntyprosessissa oli mukana vain murto-osa kaikesta vedystä ja heliumista. 

Nykyisin tilanne on päinvastainen. Tähtiä syntyy huomattavasti verkkaisemmin, mutta kaasua on tarjolla niin runsaasti, että prosessi – sekä tähtien että planeettojen synty – jatkuu hyvin pitkään.

"Alkuräjähdyksen jäljiltä on vielä niin paljon materiaalia, että tulevaisuudessa planeettoja syntyy paljon enemmän niin Linnunradassa kuin muuallakin", toteaa tutkimuksen toinen tekijä Molly Peeples.

Kepler-avaruusteleskoopin tekemien löytöjen perusteella maankaltaisia planeettoja, jotka kiertävät tähteään elinkelpoisella vyöhykkeellä – jolloin planeetan pinnalla voi olla nestemäistä vettä – on ympäri Linnunrataa. Arvioiden mukaan Maan kokoluokkaa olevia planeettoja, joista huomattava osa on kivisiä, on Linnunradassa noin miljardi. 

Tulevaisuudessa maankaltaisia planeettoja voi syntyä elinkelpoisille vyöhykkeille vielä lukemattoman paljon. Todennäköisimmin niitä muodostuu jättimäisissä galaksijoukoissa, mutta toisaalta myös kääpiögalakseissa. Niissä on runsaasti kaasua, josta tiivistyy sekä uusia tähtiä että niitä kiertäviä planeettoja.

Olemme onnekkaita myös siksi, että maailmankaikkeuden varhaisvaiheissa – joita kaikesta huolimatta vielä elämme – pystymme tarkastelemaan tehokkailla kaukoputkilla kehityskulkua alkuräjähdyksestä galaksien muodostumisen alkuvaiheisiin.

Koska maailmankaikkeus laajenee kiihtyvällä vauhdilla, triljoonan vuoden kuluttua emme pystyisi enää tekemään havaintoja kosmisen kehityksen ensimmäisistä vuosimiljardeista: valo ja muu sähkömagneettinen säteily ei enää saavuttaisi havaintolaitteitamme. 

Kaukaisessa tulevaisuudessa kehittyvillä sivilisaatioilla ei olisi aavistustakaan, miten maailmankaikkeus on syntynyt ja kehittynyt. 

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

Kuva: NASA/ESA/G. Bacon (STScI)