uniVersI/O



Tiedeviikko 34/10

Planeetanmetsästyksen aikakausi

Tämän viikon myötä on selvää, että olemme siirtyneet tähtitieteessä eksoplaneettojen aikakaudelle. Löydettyjen Aurinkokunnan ulkopuolisten planeettojen määrä lähenee 500 (tosin kesäkuussa eksoplaneettahavaintoihin erikoistuneen Kepler-satelliitin tutkijaryhmä ilmoitti havainneensa satelliitilla yli 700 eksoplaneettakandidaattia) ja tällä viikolla tutkijat ovat löytäneet kaksi planeettakuntaa, jossa toisessa on 5(+2) planeettaa ja toisessa 2(+1) planeettaa.

1) ESO:n tutkijat ovat löytäneet auringonkaltaisen tähden HD 10180:n ympäriltä ainakin viiden planeetan planeettakunnan, jossa mahdollisesti on vielä kaksi planeettaa lisää, joista toinen olisi vain noin 1.4 kertaa Maan massainen planeetta, nk. super-Maa. Mikäli tämä havainto vahvistetaan on se pienin tähän mennessä löydetyistä eksoplaneetoista. HD 10180 sijaitsee noin 127 valovuoden päässä Hydran tähdistössä ja tähtitietelijät havaitsivat kuusi vuotta sen monimutkaista ja heikkoa edestakaista vaappumista, jonka sitä kiertävät planeetat aiheuttavat painovoimallaan. Viisi vahvinta signaalia vastaavat Neptunuksen kokoisia, 13-25 Maan massaisia planeettoja, jotka kaikki kiertävät emotähteään lähempänä kuin Mars Aurinkoa. Niiden lisäksi planeettakunnassa on todennäköisesti yli 65 Maan massainen, suurin piirtein Saturnuksen kokoinen planeetta noin Jupiterin rataa vastaavalla etäisyydellä ja 1.4 Maan massainen planeetta erittäin lähellä, vain 2% Maan ja Auringon etäisyydestä, emotähteään. Pienin planeetta aiheuttaa vain noin 3 km/h vaappumisen, joten sitä on erittäin vaikea havaita. Vaikka Maa 2:sta saadaan vielä odottaa on uusi planeettakunta erityisen mielenkiintoinen ja täysin erilainen kuin oma Aurinkokuntamme. HD 10180:n planeetat ovat sulloutuneet lähelle emotähteään ja ovat huomattavasti massiivisempia kuin Aurinkokunnan sisäplaneetat. Sen lisäksi planeettakunnassa ei todennäköisesti ole Jupiterin kaltaista kaasujättiläistä ja kaikkien planeettojen radat osoittautuivat lähes ympyröiksi. Tutkijoiden yllätykseksi planeettojen etäisyydet noudattavat empiiristä 1700-luvulla keksittyä Titiuksen-Boden lakia, jonka mukaan seuraavan planeetan etäisyys on suurinpiirtein kaksi kertaa edellisen planeetan etäisyys emotähdestä. Nykyään lakia ei pidetä todenmukaisena, koska sillä ei ole teoreettista perustaa eikä se ennusta Neptunuksen etäisyyttä oikein, mutta ehkäpä uudet planeettakunnat tuovat lisää valoa tähän historialliseen kuriositeettiin.

ESO:n lehdistötiedote, tieteellinen artikkeli

2) Tutkijat ovat havainneet Kepler-satelliitilla kaksi Saturnuksen kokoista planeettaa ja mahdollisesti kolmannen vain puolitoista kertaa Maan kokoisen planeetan kiertämässä tähteä Kepler-9. Toisin kuin yo. havaintomenelmässä, Kepler havaitsee emotähden säteilyn heikkoa himmenemistä kun planeetta kulkee tähden editse. Näin saadaan selville planeettojen massat suhteellisen tarkasti sekä mahdollisesti myös muita planeettojen fysikaalisia parametrejä. Sisempi planeetoista painaa noin 0.25 Jupiterin massaa (80 Maan massaa) ja ulompi noin 0.17 Jupiterin massaa (54 Maan massaa) ja ne kiertävät emotähteään 19.2 ja 38.9 päivän kiertoajalla. Helpolla kertolaskulla huomaa, että ulomman planeetan kiertoaika on suurinpiirtein kaksi kertaa sisemmän planeetan kiertoaika ja planeetat näyttävät olevan ns. 2:1 kiertoaikaresonanssissa, jolloin planeetat vaikuttavat toisiinsa painovoimallaan säännöllisessä jaksossa, mikä usein johtaa häiriöhin rataliikkeissä. Tutkijat ovatkin havainneet, että sisemmän planeetan kiertoaika emotähden ympäri kasvaa neljä minuuttia ja ulomman hidastuu 39 minuuttia per kierros. Planeettojen kiertoaikojen välinen resonanssi kielii planeettojen kulkeutuneen kaeummilta radoilta lähemmäs toisiaan ja emotähteään. Planeetat todennäköisesti syntyivät samaan aikaan kuin emotähti, mutta paljon kauempana kuin Maan etäisyys Auringosta, ja dynaamisten prosessien kautta siirtyivät lähemmäs emotähteään. Kolmas, pienempi planeetta kiertää Kepler-9 tähteä paljon sisempänä kuin kaksi suurempaa planeettaa, luultavasti noin 1.6 päivän kiertoajalla, mutta planeetan aiheuttama emotähden himmeneminen on niin pieni, että lisähavaintoja tarvitaan sen vahvistamiseksi.

NASA:n lehdistötiedote

Supermassiivisten mustien aukkojen valmistusohje

Kvasaarit kuuluvat maailmankaikkeuden kirkkaimpiin kohteisiin säteillen valtavia määriä energiaa ja lähes valonnopeudella liikkuvia hiukkasia avaruuteen galaksien keskustojen supermassiivisten mustien aukkojen avustuksella. Johtuen kvasaarien kirkkaudesta, niitä pystytään havaitsemaan erittäin kaukaa ja ne muodostavatkin yhden kaukaisimmista sekä vanhimmista kohteista taivaalla. Tämä seikka kuitenkin askarruttaa tutkijoita hyvin paljon. Kaikissa varhaisten galaksien syntymalleissa supermassiivisten mustien aukkojen muodostuminen vie huomattavan määrän aikaa. Tavallisesti musta aukko syntyy Aurinkoa massiivisemman tähden luhistuessa kokoon. Varhaisessa maailmankaikkeudessa on todennäköisesti ollut massiivisia tähtiä, mutta tähden koko elämänkaari kestää useita satoja tuhansia vuosia ennen luhistumista. Tämän jälkeen vastasyntynyt musta aukko vaatisi erittäin pitkän ajan, jotta se saisi haalittua tarpeeksi ympäröivää kaasua kasvaakseen tarpeeksi suureksi muodostaakseen supermassiivisen mustan aukon. Tämän lisäksi sekä tähtiensyntyprosessi että mustan aukon muodostuminen tähden räjähtäessä supernovana karkottaa kaasua tulevan mustan aukon läheisyydestä. Vaikka mustan aukkojen valmistus tiukalla aikataululla onnistuukin, on niiden lihottaminen varsin ongelmallista. Mikäli musta aukko on kuitenkin onnistunut keplottelemaan itsensä galaksin keskustaan, ei kasvaminen supermittoihin ole edelleenkään helppoa. Tietokonesimulaatioiden perusteella galaksin keskustaan putoava kaasu ehtii matkalla muodostua tähdiksi pitkään ennen kuin se putoaa keskustan mustaan aukkoon. Selvästi maailmankaikkeus kuitenkin tehtailee supermassiivisia mustia aukkoa suhteellisen nopeasti, joten tutkijat ovat vailla hyvää teoriaa. Yksi mahdollinen ratkaisu julkaistiin Nature-lehdessä, jossa tutkijat olivat tietokonesimulaation avulla tutkineet mitä tapahtuu kahden kahden galaksin törmätessä toisiinsa tarkastellen erityisesti niiden keskustoihin. Varhaisessa maailmankaikkeudessa galaksien törmäykset olivat suhteellisen yleisiä, joissa vuorovesivoimat ja shokkiaallot voivat siirtää helposti valtavia määriä ainetta, mahdollisesti samalla ruokkien galaksien keskustojen mustia aukkoja. Tutkijat selvittivät mitä voi tapahtua kun kaksi kiekkomaista galaksia, ajalleen tyypillisillä metalli- ja pimeä aine pitoisuuksilla, törmäävät toisiinsa. Tulokset olivat vähintäänkin yllättäviä. Ensiksi kaksi galaksin ydintä yhdistyivät yhdeksi isoksi ytimeksi, johon muodostui noin kahden miljardin Auringon massainen ja 260 valovuotta halkaisijaltaan oleva kaasukiekko. Kiekko osoittautui kuitenkin epävakaaksi ja nopeasti muodosti kaksi spiraalihaaraa, jotka kuljettivat kaasua kohti kiekon keskustaa. Alle kymmenessä tuhannessa vuodessa kiekon keskustaan päätyi yli sadan miljardin Auringon massan verran ainetta ja lisää virtasi sinne noin kymmenen tuhannen Auringon massan verran vuodessa. Simulaation lopussa kiekon keskusta luhistuu pienemmäksi kuin simulaatiossa käytetty resoluutio ja näin ollen aineelle ei jää keskustassa muuta vaihtoehtoa kuin muodostaa musta aukko, joko suoraan tai nopeasti mustaksi aukoksi luhistuvan tähden kautta. Joka tapauksessa kaikki on ohi alle sadassa tuhannessa vuodessa galaksien törmäyksen jälkeen ja supermassiivinen musta aukko on valmis havaintojen mukaisessa aikataulussa. Voilá! Kyseinen malli ei vielä ole testattavissa olemassa olevilla havaintolaitteilla, mutta se voi olla mahdollista lähitulevaisuudessa gravitaatioaaltoja mittaavalla LISA:lla (Laser Interferometer Space Antenna).

Tieteellinen artikkeli

Viikon kuva & video: Selvästikin lopunajan merkkejä, we’re doomed 🙂

Credit: Big Bear Solar Observatory

Advertisements

Trackbacks & Pingbacks

  1. Tiedeviikko 2010 Top 10 « uniVersI/O pingbacked : 6 years, 7 months ago

Kommentit



Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggers like this: