torstai 3. joulukuuta 2015

KOMEETAT – AURINKOKUNNAN VAELTAJAT

Blogin ensimmäiseksi erilliseksi teemaksi olen päättänyt valita komeetat. Ilman niitä en varmaan edes olisi kirjoittamassa tätä blogia. Ensimmäinen muistikuvani tähtiharrastukseen liittyy Halleyn komeettaan, joka vieraili aurinkokunnan sisäosissa noin 30 vuotta sitten, jolloin olin laskelmieni mukaan 13-vuotias. Vaikka komeetta näkyi heikoimmin sen tunnetun historian aikana, sai se aikaan jotain sisälläni ja niin avaruuden ihmeet veivät nuoren pojan mennessään. Jokunen vuosi kului ja elämän täyttivät opiskelu, perhe ja työelämä. Harrastus jäi lähes 20 vuodeksi lähinnä satunnaisen kirjallisuuden varaan, kunnes vuoden 2012 lopulla jälleen jotain tapahtui. Jostain syystä havahduin luettuani artikkelin keväällä saapuvasta melko kirkkaasta komeetasta C/2011 L 4 (PanSTARRS) ja päätin, että on aika palata katselemaan taivasta. Panstarrs olikin ihan mukavan kirkas komeetta ja jopa sen valokuvaaminen onnistui kohtalaisesti ilman seurantaa ja aikaisempaa kokemusta astrokuvauksesta. Onneksi olin jo aiemmin hieman harjoitellut kuvaamista muuten, joten aivan noviisina ei kameran asetuksia tarvinnut lähteä arpomaan. Nykyään omia komeettahavaintoja on kertynyt jo useita ja toiveissa on tietysti, että jo lähitulevaisuudessa taivaalle ilmestyisi loistavan kirkas yksilö ilahduttamaan pimeitä iltoja.

Ensimmäinen oma ”virallinen” astrokuvauksen kohde oli komeetta C/2011 L4 (PanSTARRS) kaksi päivää perihelin jälkeen 14.3.2013.

Komeettoja on historiallisesta näkökulmasta pidetty pelon ja kauhun tuojina. Se ei ole oikeastaan mikään ihme, sillä kirkkaat komeetat ovat taatusti todella hämmästyttäviä näkyjä pitkine häntineen. Historiaan jääneet suuret komeetat onkin usein yhdistetty sotiin, tauteihin ja kuolemaan. Vaikka komeettojen todellinen luonne alkoi paljastua 1700-luvulla, säilyivät vanhat uskomukset ja pelot aina 1900-luvun alkuun saakka. Toki nykyäänkin pelokkaita henkilöitä löytyy, mutta varsinaista massahysteriaa komeetat eivät enää aiheuta. Vanhojen uskomusten hiljalleen kadottua, on komeetoista löydetty myös uusia riskitekijöitä. Joku niistä saattaa nimittäin aivan oikeasti joutua törmäyskurssille Maan kanssa. Itse asiassa ei ole kulunut kuin vuosi siitä, kun komeetta C/2013 A1 Siding Spring ohitti Marsin vain hieman yli 100 000 kilometrin päästä. Se on alle 1/3 Maan ja Kuun välisestä etäisyydestä. Komeetta Shoemaker-Levy 9 puolestaan ajautui törmäyskurssille Jupiterin kanssa vuonna 1994 ja pirstoutui sen kaasukehään. Luonnollisesti komeetat voivat hävitä myös Auringon syleilyyn joko suoraan törmäämällä tai ohittamalla ne liian läheltä, jolloin ne voivat repeytyä hajalle. Tästä paras esimerkki löytyy vain parin vuoden takaa, jolloin jopa vuosisadan komeetaksi ennustettu C/2012 S1 Ison tuhoutui Aurinkoa ohittaessaan. Komeetta osoittautui suuren yleisön kannalta valtavaksi pettymykseksi, mutta tutkijoille se tarjosi valtavasti uutta tietoa komeettojen elämästä ja kuolemasta.

Tämän vaatimattoman kuvan ehdin ottaa itse kymmenen päivää ennen komeetta ISONin tuhoutumista aamuhämärässä 18.11.2013.

Komeettoja on ollut aina aurinkokunnan syntymästä saakka. Tästä johtuen niitä on varmasti havaittu jo siitä lähtien, kun ihmiskunta on alkanut taivaan tarkkailun. Arkeologisissa kaivauksissa komeettojen näkymisestä on löytynyt viitteitä ainakin Skotlannista ja Italiasta peräisin olevista kivitauluista noin 4000 – 5000 vuoden takaa. Tarkempia kuvauksia löytyy Babyloniasta ja Kiinasta noin 1000 vuotta ennen ajanlaskun alkua. Antiikin Kreikassa komeetoille pyrittiin jopa löytämään tarkempi selitys. Esimerkiksi Aristoteles piti niitä ilmakehän toimintaan liittyvinä ilmiöinä ja vain harva rohkenikin olla hänen kanssaan eri mieltä. Melko tuntemattomaksi jäänyt kreikkalainen luonnontieteilijä, Seneca, sentään uskalsi ehdottaa komeettojen olevan enemmän planeetan kaltaisia. Aristoteelinen näkemys säilyi kuitenkin vallitsevana pitkälle keskiajan halki kunnes 1400-luvulla komeettojen mekaniikkaa ja ratoja alettiin tutkia tarkemmin. Ensimmäisenä komeettojen tutkimuksen aloitti italialainen Paolo dal Pozzo Toscanelli, joka teki säännöllisiä havaintoja komeettojen muodoista. Tämä johti seuraavalla vuosisadalla saksalaisen Peter Apianin ja italialaisen Girolamo Fracastoron havaintoon siitä, että komeetan pyrstö osoittaa aina poispäin Auringosta. Varsinainen läpimurto komeettojen tutkimuksessa tapahtui kuitenkin vuonna 1577 hyvin kirkkaan komeetan näkyessä Euroopan taivaalla. Tanskalainen Tyko Brahe teki tästä komeetasta hyvin tarkkoja tutkimuksia ja havaitsi, että komeetan paikka tähtien suhteen ei juuri poikennut taivaalla katsottiin sitä mistä päin maailmaa tahansa. Tämän perusteella Brahe oivalsi, että komeetat sijaitsevat siis kaukana Maan ilmakehän ulkopuolella ja jopa selvästi kauempana kuin Kuu. Brahe oli siis viimein asettanut komeetat sijaintinsa puolesta oikeaan paikkaan taivaalla ja kumonnut Aristoteleen lähes 2 000 vuotta vanhan näkemyksen.

Samoihin aikoihin alkaneesta Kopernikaanisesta vallankumouksesta käynnistynyt tieteellinen mullistus johti nopeisiin edistysaskeliin myös komeettojen tutkimuksessa. Johannes Keplerin laatimat lait planeettojen liikkeistä ja Isaac Newtonin painovoimateoria kokosivat riittävän pohjan komeettojen liikeratojen laskemiseen ja Newton itse jopa laski vuoden 1680 suuren komeetan radan, joka osoittautui paraabeliksi. Se siis tarkoitti komeettojen saapuvan hyvin kaukaa aurinkokunnan reunamilta. Hän ei kuitenkaan itse keskittynyt sen tarkemmin komeettojen tutkimiseen, vaan työ jäi lähinnä Newtonin ystävälle, Edmond Halleylle. Halley käytti Newtonin kaavoja apunaan ja havaitsi pian, että joillain komeetoilla näytti olevan hyvin samankaltaiset radat. Erityisesti hän pani merkille 76 vuoden jakson eräällä komeetalla, jonka rata näytti paraabelin sijaan olevan hyvin pitkulainen ellipsi. Tämän perusteella hän ennustikin, että tämä komeetta palaa jälleen vuonna 1758 tai 1759. Näin myös kävi ja ensimmäinen jaksollinen komeetta, Halley, oli löydetty.

Lisätietoja komeetoista, niiden historiasta ja nykyisistä tutkimusprojekteista löytyy mm. blogin tietojen lähteenä käytetyiltä ESAn sivuilta:

Komeettojen alkuperä juontaa juurensa aurinkokunnan syntymään. Ne ovat siis samaa ainetta, joka tiivistyi muiden kappaleiden tavoin alkuperäisestä protoplanetaarisesta kiekosta. Auringon toiminnan käynnistyttyä, osa tästä jäisestä aineksesta sinkoutui kuitenkin aurinkokunnan kaukaisiin osiin aina 50 000 – 100 000 AU:n päähän Auringosta (1 AU vastaa siis Maan etäisyyttä Auringosta). Aurinkokunnan laidalla ne välttyivät sisemmän aurinkokunnan kaaokselta ja ovat siten säilyttäneet hyvin paljon tietoa aurinkokunnan syntymästä. Tämä tekee komeetoista erittäin kiinnostavan tutkimuskohteen. Tuolla kaukaisella etäisyydellä ne muodostavat yhä edelleen niin sanotun Oortin pilven, jossa ne kiertävät hiljalleen Aurinkoa kymmenien tai satojen tuhansien vuosien jaksossa. Oortin pilvessä komeettoja voi olla edelleen jopa miljoonia kappaleita ja aina toisinaan joku niistä sinkoutuu kohti Aurinkoa jonkin häiriön, kuten läheltä kulkevan tähden aiheuttaman ratamuutoksen vaikutuksesta. Kaikki Oortin pilvestä peräisin olevat komeetat ovat hyvin pitkäjaksoisia, usein niiden kiertoaika on vähintään tuhansia vuosia. 

Komeetta C/2014 E2 (Jacques) on tyypillinen esimerkki pitkäjaksoisesta komeetasta, jonka kiertoaika on noin 15 000 – 20 000 vuotta. Kuva on otettu 5. syyskuuta vuonna 2014, jolloin komeetan kirkkaus oli noin + 6 magnitudia ja se näkyi taivaalla vihertävänä utupallona. 

Kaikki komeetat eivät kuitenkaan tule aurinkokunnan ulkolaidalta, vaan osa komeetoista kiertää Aurinkoa huomattavasti lyhyemmillä radoilla. Tämän osoitti vuonna 1951 Gerald Kuiper, kun hän havaitsi osan komeetoista kulkevan samankaltaisilla ympyrän muotoisilla radoilla kuin planeetatkin. Nämä ”toiset” komeetat sijaitsevat pääasiassa Neptunuksen radan takana alueella, jota kutsutaan nykyisin Kuiperin vyöhykkeeksi. Kuiperin vyöhykkeeltä tulevien lyhytjaksoisten komeettojen kiertoaika on käytännössä aina alle 200 vuotta. Myös Kuiperin vyöhykkeen kappaleet ovat enimmäkseen vakaalla kiertoradalla ja uusia säännöllisiä, lähellä Aurinkoa käyviä komeettoja syntyy vain harvakseltaan. Näinhän sen tietysti on oltavakin, sillä muutenhan vyöhykkeen komeetat olisivat jo kuluneet loppuun. Komeettojen elinkaari kun on varsin lyhyt sen jälkeen, kun ne siirtyvät lähempänä Aurinkoa käyville radoille.

No, entäs sitten komeettojen rakenne ja koostumus. Mitä nämä utuiset, pyrstön kehittävät pallukat sitten ovat? Komeetat koostuvat käytännössä kolmesta osasta, joista aina olemassa oleva on ydin. Se on yleensä halkaisijaltaan muutamia kilometrejä, mutta jotkut voivat olla jopa useita kymmeniä kilometrejä läpimitaltaan olevia järkäleitä. Eivät siis kovin suuria aurinkokunnan mittakaavassa. Ytimen koostumus on käytännössä jäätä ja kiveä erilaisissa muodoissaan. Uusien tutkimusten ja luotainlentojen ansiosta ytimen rakennetta ja koostumusta on päästy kuitenkin tutkimaan yhä tarkemmin ja nykyisin tiedetään, että pinnalla on myös erilaisia orgaanisia yhdisteitä. Kauempana kiertoradallaan ydin on varsin kiinteä, mutta aurinkokunnan sisäosiin saapuessaan alkaa kaasun ja pölyn irtoaminen komeetan ytimen pinnalta. Irtautunut aines muodostaa komeetan ytimen ympärille koman, ohuen kaasuhunnun, joka voi läpimitaltaan olla jopa Auringon kokoinen. Ytimen ja koman kokoero on siis huikea. Yllättäen koma ei kuitenkaan yleensä ole suurimmillaan komeetan ollessa lähimpänä Aurinkoa. Marsin radan sisäpuolelle saavuttuaan alkavat nimittäin Auringon säteilypaine ja aurinkotuuli puhaltamaan komeetan kaasukehää pyrstöksi. Komeetan pyrstö voi olla pituudeltaan jopa yli 100 miljoonaa kilometriä eli 2/3 Maan ja Auringon välisestä etäisyydestä. Varsinainen komeetan pyrstö koostuu puolestaan kahdesta osasta. Pölypyrstö syntyy säteilypaineen irrottamasta pölystä, joka kiertää samalla radalla komeetan kanssa. Tästä johtuen se voi olla muodoltaan myös kaareva tai osoittaa jopa kohti Aurinkoa, jolloin sitä kutsutaan vastapyrstöksi. Väriltään pölypyrstö on kellertävä mikä johtuu siitä, että se heijastaa auringonvaloa. Plasmapyrstö koostuu puolestaan aurinkotuulen irrottamasta, osittain ionisoituneesta kaasusta. Se osoittaa aina poispäin Auringosta ja on väriltään yleensä sinertävä.  Sininen väri johtuu ultraviolettisäteilyn virittämistä atomeista. Toisinaan komeetat voivat näyttää väriltään myös vihreiltä. Tämä taas on seurausta kahdesta kaasusta, syaanista ja kaksiatomisesta hiilestä.

Komeettoja voi havaita vuosittain ja jopa melko vaatimattomillakin välineillä. Luonnollisesti kirkkaat komeetat ovat paljon harvinaisempia kuin himmeät. Kaiken kaikkiaan komeettoja saapuu Auringon läheisyyteen vuosittain noin 20-30 kappaletta. Suurin osa niistä on erittäin himmeitä. Paljain silmin näkyviä komeettoja ilmestyy taivaalle ehkäpä noin 5 kertaa kymmenen vuoden aikana. Näistä keskimäärin vain yksi kirkastuu selvästi paljain silmin havaittavaksi muiden jäädessä vain himmeäksi uduksi pimeälle taivaalle. Kiikareilla katsottuna komeettojen määrä kasvaa vähintään 2-3 kertaiseksi. Parhaimpina vuosina voi taivaalla viilettää jopa 4-5 kiikarikomeettaa (kuten vuonna 2014). Tällöin myös ne paljain silmin juuri ja juuri erottuvat pallerot saavat uusia ulottuvuuksia, kun mahdollinen pyrstökin voi ilmestyä näkyiin. Lienee turhaa mainita, että suuremmilla kaukoputkilla nähtävien komeettojen lukumäärä kasvaa vieläkin suuremmaksi.

Nykyisen aktiivisen harrastusjakson aikana (2013-2015) on komeettoja näkynyt kohtalaisen mukavasti ja itse olen niitä bongannut noin 10 kappaletta. Ensimmäisen havaitsemani komeetan, C/2011 L4 (PanSTARRS), kirkkauteen ei niistä yksikään ole yltänyt, mutta erityisesti kiikarikomeettoja on ollut liikkeellä melko runsaasti. Kuvauksellisin näistä komeetoista on ollut C/2014 Q2 (Lovejoy), jonka australialainen Terry Lovejoy löysi 17. elokuuta vuonna 2014. Alkuvaiheessa komeetta sijaitsi eteläisellä pallonpuoliskolla ja oli näkymättömissä Suomesta katsottuna. Vuodenvaihteen jälkeen se ilmestyi vihdoin Suomen taivaalle ja oli varsin kirkas, noin + 4 magnitudin kohde pitkään alkuvuodesta 2015. Komeetan periheli oli 18. tammikuuta vuonna 2015 ja perihelietäisyys 1.29 AU:ta eli komeetta ei käynyt edes Maan radan sisäpuolella. Siitä huolimatta se onnistui kasvattamaan pitkän ja hennon pyrstön, joka näkyi parhaimmillaan noin 10 asteen pituisena. Komeetan kiertoajaksi arvioitiin noin 10 000 vuotta.

Komeetta Lovejoyn pitkä pyrstö tulee parhaiten esiin tässä negatiivikuvassa, kun sitä on kuvattu laajakulmaisella objektiivilla. Kevola, Paimio, 7.2.2015.


Komeetta Lovejoyn kirkas koma näkyy erinomaisesti Paimion observatorion 43 cm kaukoputkella otetussa kuvassa. Kevola, Paimio, 15.2.2015.
















  
Viime vuosien suurimman mediahuomion on kuitenkin saanut komeetta 67P/Churyumov-Gerasimenko. Syy ei kuitenkaan ole ollut sen näyttävyydessä, vaan sitä tutkimaan lähetetyn Rosetta-luotaimen ansioissa. Itse Churyumov-Gerasimenko on lyhytjaksoinen komeetta, jonka kiertoaika Auringon ympäri on noin 6,5 vuotta. Komeetta löydettiin vuonna 1969, jonka jälkeen sitä on tutkittu Maan pinnalta kuten yleensä muitakin komeettoja. Komeetta valittiin kuitenkin Euroopan avaruusjärjestön (ESA) tutkimuskohteeksi ja niin järjestön Rosetta-luotain laukaistiin sitä kohti 2. maaliskuuta vuonna 2004. Matkattuaan 10 vuotta avaruudessa, saapui se vihdoin komeetan läheisyyteen elokuussa vuonna 2014. Luotaimen matkassa oli myös Philae-laskeutuja, jonka tehtävänä oli tutkia komeettaa sen pinnalta käsin. Laskeutuminen ei valitettavasti onnistunut täydellisesti ja se ajautui sellaiseen paikkaan komeetan pinnalla, jossa se ei voinut täydentää energiavarastojaan riittävästi. Muutaman päivän aikana Philae sai kuitenkin akkujensa avulla suoritettua tärkeimpiä mittauksia ja lähetettyä niiden tulokset analysoitavaksi Maahan. Pitkän hiljaisuuden jälkeen Philae-laskeutuja heräsi uudelleen eloon komeetan lähestyessä Aurinkoa ja se sai samalla lähetettyä vielä lisätietoja komeetan pinnalta. Yhteys kuitenkin katkesi jälleen muutaman viikon kuluttua. Kaikkiaan hanke oli kuitenkin suuri menestys, jonka tuloksia analysoidaan yhä edelleen. Tutkimustuloksista ja muistakin hankkeista voi lukea tarkemmin Europan avaruusjärjestön sivuilta osoitteesta:http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta .

Maan pinnalta nähtynä komeetta Churyumov-Gerasimenko oli hyvin vaatimaton ilmestys jopa Paimion 43 cm kaukoputkella. Kevola, Paimio,  7.10.2015.



Lyhytjaksoiset komeetat ovat yleensä hyvin himmeitä, sillä ne ovat menettäneet jo osan massastaan ja materiastaan. Tämän vuoksi toive kirkkaiden komeettojen näkymisestä perustuu lähinnä uusiin ja tuoreisiin komeettoihin. Yleensä ne havaitaan noin 1-2 vuotta ennen periheliä, mutta toisinaan saattaa käydä niinkin, että varautumisaikaa jää vain pari kuukautta. Kaiken lisäksi komeetat ovat hyvin arvaamattomia ja niiden kirkkaus voi muuttua huomattavasti vain muutamien päivien aikana. Kun mediakin reagoi lähinnä vain paljain silmin näkyviin komeettoihin, niin vain omalla aktiivisella internetin seurannalla voi varmistaa, ettei seuraava kirkas kiikarikomeetta pääse livahtamaan ohitse. Parhaillaan on odotettavissa komeetan C/2013 US 10 (Catalina) kirkastuminen jopa paljain silmin näkyväksi. Ensimmäiset havainnot siitä on nyt joulukuun alussa tehty myös Suomessa. Catalinasta ja muista talven komeetoista kirjoitan kuitenkin tarkemmin kuukausikatsauksissa, mutta hyvän yleiskatsauksen komeetoista ja niiden liikkeistä saa japanilaisen Seiichi Yoshidan kotisivuilta osoitteesta: http://www.aerith.net/comet/future-n.html .

Tämän pitkähkön kirjoituksen päätteeksi toivotan kaikille kiinnostuneille onnea komeettajahtiin David H. Levyn sanoin: ”Comets are like cats; they have tails, and they do precisely what they want”.

 Kuvat: © Jani Laasanen 

Ei kommentteja:

Lähetä kommentti