keskiviikko 11. tammikuuta 2017

URANUS

Aurinkokuntamme planeetat on suurelta osin jo esitelty tässä blogin ensimmäisen vuoden aikana, mutta kaksi melko tuntematonta kaasupalloa olisi vielä jäljellä. Aloitamme tällä kertaa Uranuksesta ja jatkamme ensi viikolla vielä kauemmas Neptunukseen. Molemmat planeetat ovat hyvin samankaltaisia kaasujättiläisiä, eikä kumpaakaan niistä tunnettu vielä esihistoriallisella ajalla.
Uranuksen tapauksessa sen havaintohistoria alkaa kuitenkin jo ennen planeetan varsinaista löytämistä. Joissain lähteissä on esitetty epäilyjä siitä, että Uranus olisi havaittu jo antiikin Kreikassa joko Hipparkhoksen tai Ptolemaioksen toimesta. Ensimmäinen varman havainnon siitä teki kuitenkin englantilainen tähtitieteilijä John Flamsteed vuonna 1690. Hän havaitsi tätä tähtimäisen näköistä kohdetta muutamia kertoja ja luetteloi sen tähtikartastoonsa tähtenä nimellä 34 Tauri. Vuosien 1750 ja 1769 välisenä aikana ranskalainen tähtitieteiljä Pierre Lemonnier havaitsi puolestaan Uranusta useita kertoja, mutta ei huomannut sen hidasta liikettä taivaalla. Myös muutaman muun tuon ajan tähtitieteilijän muistiinpanoista löytyy todennäköisiä merkintöjä Uranuksesta. Varsinainen kunnia Uranuksen löytämisestä lankeaa kuitenkin William Herschelille, joka 13. maaliskuuta vuonna 1781 havaitsi taivaalla kohteen, joka näytti hänen suurella kaukoputkellaan hieman erilaiselta kuin tavalliset tähdet. Hän itse oletti kohteen olevan kaukaisen komeetan, mutta suuren suomalaisen tähtitieteilijän, Anders Johan Lexellin, laskelmien ansiosta, kohde paljastui saman vuoden elokuussa uudeksi planeetaksi. Myös muiden tähtitieteilijöiden tarkistuslaskelmat osoittivat samaa ja hyvin nopeasti tämä uusi kappale tunnustettiin siis uudeksi planeetaksi. Planeetta oli samalla ensimmäinen uusi aurinkokunnan suuri kiertolainen esihistoriallisen ajan jälkeen ja löytämisestä seurasi tietysti aikamoinen nimeämisfarssi, joka kesti lopulta kymmeniä vuosia. Herschel itse nimesi löytämänsä kappaleen Yrjön tähdeksi ja hieman myöhemmin Yrjön planeetaksi Englannin kuninkaan kunniaksi. Nimeä ei kuitenkaan koskaan käytännössä käytetty Englannin ulkopuolella. Vuonna 1784 Jerome Lalande ehdotti planeetan nimeksi sen löytäjää Herscheliä ja tätä nimeä alettiin käyttää puolestaan Ranskassa. Muualla tälle uudelle planeetalle ehdottiin muun muassa nimiä Astraea, Cybele, Neptunus, Hypercronius, Transaturnis ja Minerva. Saksassa kuitenkin vaikutusvaltainen Berliner Astronomiches Jahrbuchin päätoimittaja, Johann Bode, pyrki jo vuonna 1782 sitomaan nimen muihin planeettoihin nimeällä sen antiikin Kreikan taivaan jumalan, Uranoksen, mukaan (muut planeetat on tosin nimetty roomalaisten jumalien mukaan). Boden ehdottaman nimen käyttö yleistyikin kohtuullisen nopeasti muualla paitsi Englannissa ja Ranskassa. Siitä huolimatta kesti aina 1820-luvulle saakka ennen kuin Uranuksesta tuli selvästi käytetyin nimi tähtitieteellisissä julkaisuissa. Viimeisimpänä kuningas Yrjön nimestä luopui Englannin kuninkaallinen merialmanakkatoimisto, joka vihdoin vuonna 1850 siirtyi käyttämään planeetasta nimeä Uranus.


Uranus näytti Voyager 2-luotaimen ohituksen aikana tasaisen sinertävältä kaasupallolta.
Image credit: NASA/JPL-Caltech

Uranus on kaukaisena planeeettana ollut aina varsin tuntematon taivaankappale, eivätkä tiedot siitä vieläkään ole mitenkään täydellisiä. Erityisesti sen sisäisessä rakenteessa on vielä paljon tutkittavaa. Kiertoradan ominaisuuksien puolesta sen massa ja koko on toki voitu arvioida melko tarkasti jo suhteellisen varhain. Näiden tietojen perusteella on voitu päätellä Uranuksen olevan vedystä, heliumista ja vedestä (jäästä) koostuva kaasujättiläinen. Planeetan tiheys on noin 1,3 kertaa veden tiheys, joten se on aurinkokuntamme toiseksi ”kevein” planeetta Saturnuksen jälkeen. Halkaisijaltaan Uranus on hieman yli 50 000 kilometriä ja massaltaan noin 14,5 kertaa Maan massainen. Planeetan kiertoaika Auringon ympäri on melko tarkalleen 84 vuotta ja keskimääräinen etäisyys siitä lähes 3 miljardia kilometriä. Planeetan kaasukehän pinnalla lämpötila on noin – 220 astetta. Uranuksen pyörähdysaika oman akselinsa ympäri on hieman yli 17 tuntia. Uranuksen poikkeavin piirre muihin aurinkokunnan planeettoihin verrattuna on sen pyörähdysakselin kallistuma, joka on peräti 98 astetta (tai näennäisesti 82 astetta). Yleisin selitys kallistumaan on ollut suuren protoplaneetan törmääminen siihen aurinkokunnan syntyvaiheessa, mutta muitakin teorioita on esitetty.

NASAn sivuilta löytyy runsaasti perustietoa Uranuksesta:


Uranuksen näkyvä pinta muodostuu sen kaasukehän yläosasta. Maan pinnalta suurellakin kaukoputkella katsottuna se näyttää käytännössä tasaisen sinertävältä kiekolta. Sinertävä väri johtuu kaasukehän melko korkeasta metaanipitoisuudesta (noin 2 %). Metaani nimittäin sirottaa sinistä valoa kaikkialle jättäen punaisen värin pimentoon. Ennen Voyager 2-luotaimen ohilentoa vuonna 1986 oletettiin, että Uranuksen kaasukehässä ei ole samanlaisia vyöhykkeitä tai myrskyjä kuin Jupiterin ja Saturnuksen pinnalla. Voyager kuitenkin havaitsi pienipiirteisiä pilvimuodostelmia ohilennon aikana, jotka avaruusteleskooppi Hubblen ottamissa valokuvissa pystyttiin vahvistamaan 1990-luvulla. Hubblen ottamista kuvista voitiin myös havaita pilvivyöhykkeiden voimistuneen vuosien kuluessa. Myöhemmin kaasukehästä on havaittu myös metaanimyrskyjä ja revontulia, jotka näkyvät valkoisina pilkkuina Uranuksen pinnalla. Erilaisten pinnalla tapahtuvien huomattavien muutosten perusteella onkin oletettu, että myös Uranuksella on sen etäisyydestä huolimatta jonkinlainen kiertoaikaan perustuva vuodenaikajärjestelmä. Pitkän kiertoajan vuoksi nykyinen havaintosarja on kuitenkin aivan liian lyhyt, jotta tarkempia johtopäätöksiä voitaisiin vielä tehdä.

Uranuksen myrskyjen yksityiskohtia voi havaita infrapuna-aallonpituuksilla myös Maan pinnalta.
Image credit: Lawrence Sromovsky, University of Wisconsin-Madison/W.W. Keck Observatory

Uranuksella on Saturnuksen tapaan rengasjärjestelmä, vaikkakin paljon vaatimattomampi. Renkaat löydettiin vuonna 1977, kun tutkimusryhmä halusi selvittää tähdenpeiton avulla Uranuksen kaasukehän ominaisuuksia. Havaintoryhmän yllätykseksi he huomasivat mittauksissaan tähden kadonneen useita kertoja sekä ennen peittymistään että sen jälkeen. Varmistus tutkimusryhmän tuloksille saatiin Voyager 2-luotaimen avulla. Kaikkiaan Uranuksella on 13 rengasta, joista suurin osa on vain parisen kilometriä leveitä. Suurin ja kirkkain rengas sijaitsee järjestelmän sisäosissa ja se on leveydeltään 2 500 kilometriä. Myös uloimpana sijaitsevat rengasjärjestelmät ovat varsin leveitä, mutta ne ovat toisaalta erittäin harvaa materiaalia. Kaikki renkaat ovat vain 100-200 metriä paksuja kerroksia erilaista kivi- ja jäämateriaalia. Renkaiden materiaali lienee peräisin Uranuksen kuista, joita tunnetaan nykyään 27 kappaletta. Uranuksen kuista vain 5 tunnettiin ennen Voygaer 2-luotaimen ohilentoa. Kaksi suurinta kuuta, Titania ja Oberon, havaittiin kuitenkin jo vuonna 1787 eli vain muutaman vuoden itse planeetan löytämisen jälkeen. Kuut löysi itse planeetan löytäjä William Herschel. Kolme muuta suurehkoa kuuta on löydetty vuosina 1851 (Ariel ja Umbriel) ja 1948 (Miranda). Voyager 2-luotain löysi ohilennon aikana vuonna 1986 peräti 11 kuuta lisää.
Suurin Uranuksen kuista on Titania, jonka halkaisija on lähes 1 600 kilometriä. Se on aurinkokunnan 8. suurin kuu. Titania on tyypillinen vesijäästä ja kivimateriaalista koostuva kuu, jonka pintaa koristelevat erilaiset jäiset railot ja kraatterimuodostelmat. Sen kiertoaika Uranuksen ympäri on hieman alle 9 vuorokautta ja keskimääräinen etäisyys 435 000 kilometriä. Uranuksen toiseksi suurin kuu, Oberon, on lähes Titanian kokoinen ja halkaisijaltaan hieman yli 1 500 kilometriä. Se kiertää Uranusta noin 580 000 kilometrin päässä, jossa sen kiertoajaksi planeetan ympäri tulee 13,5 vuorokautta. Myös Oberon on Titanian kaltainen tyypillinen vesijäästä ja kivestä koostuva murikka, jota täyttävät lukuisat kraatterit.

Kuvia Uranuksen kuista on vain vähän saatavissa, sillä 1 500 kilometrin kokoisen kappaleen kuvaaminen Maan pinnalta on varsin haastavaa. Tämä kuva on vuodelta 1986 Voyager 2-luotaimen matkalla Uranuksen ohi.
Image credit: NASA/JPL

Ainoa Uranuksen läheisyydessä käynyt avaruusluotain on siis toistaiseksi ollut Voyager 2, joka suoritti planeetan ohilennon vuonna 1986. Uusia luotainlentoja on harkittu, mutta ainakaan toistaiseksi sellaisesta ei ole saatu päätöstä aikaan. Voyager 2 ohitti Uranuksen 24. tammikuuta vuonna 1986, kun se lähimmillään kävi noin 80 000 kilometrin päässä planeetan pilvikerroksen yläosasta. Ohilento oli onnistunut ja toi merkittävästi lisätietoa Uranuksen toiminnasta ja sen olosuhteista. Vasta tuolloin saatiin selvitettyä edes planeetan pyörähdysaika akselinsa ympäri. Muita merkittäviä havaintoja olivat 11 uuden kuun löytyminen ja rengasjärjestelmän varmistaminen. Lisäksi Voyager 2 tutki planeetan kaasukehän ominaisuuksia ja sen kemiallista koostumusta sekä magneetttikentän ominaisuuksia. Tämän jälkeen Uranuksen tutkimus on ollut Maasta tehtyjen ja Hubble-avaruusteleskoopin tekemien havaintojen varassa.

Myös tavallinen kansalainen voi nähdä Uranuksen suhteellisen helposti, sillä se näkyy hyvissä olosuhteissa jopa paljain silmin. Toisaalta se näyttäytyy meille himmeänä tähtimäisenä kohteena, jolloin sen tunnistaminen on erittäin vaikeaa. Uranuksen löytymistä helpottavat hyvä etsintäkartta ja kiikarit. Kaukoputkella Uranus alkaa paljastua planeetaksi, kun sen tähtimäisyys muuttuu kaukoputken koon suurentuessa yhä enemmän ja enemmän levymäiseksi kiekoksi. Jo melko pienellä tai keskikokoisella (noin 10-15 cm) kaukoputkella myös sen sinertävä väri tulee näkyviin helposti. Vielä suuremmalla kaukoputkella voi nähdä myös Uranuksen suurimmat kuut, joiden kirkkaus on noin + 13-14 magnitudia. Tätä enempää ei Uranuksesta voi käytännössä nähdä harrastajavälineillä. Tällä hetkellä ja myös lähitulevaisuudessa Uranus on näkyvissä Kalojen tähdistössä. Suomen näkökulmasta katsottuna Uranus näkyy taivaalla mainiosti seuraavat 30-40 vuotta.

Uranus ja uloin sen viidestä kuusta, Oberon, Paimion Kevolasta kuvattuna. Toinen suuri kuu, Titania, on juuri Uranuksen yläpuolella olevan tähden vierellä kadoten sen valoon. Kevola, Paimio, 30.9.2015. © Jani Laasanen.

Kuvamateriaalin lähde mainittu kuvan yhteydessä. 

Ei kommentteja:

Lähetä kommentti