uniVersI/O



Tiedeviikko 39/10

Ensimmäinen planeetta löydetty ns. elämänvyöhykkeeltä

Credit: Zina Deretsky, National Science Foundation

PÄIVITYS: Ups… koskaan ei kannattaisi julkaista tutkimusta liian hätäisesti. Juuri meneillään olevassa IAU 276 The Astrophysics of Planetary Systems: Formation, Structure, and Dynamical Evolution -konferensissa on käynyt ilmi, että käyttäen HARPS-instrumentilla saatua uudempaa dataa vuodesta 2008 eteenpäin (noin 50% enemmän dataa kuin ao. tutkimuksessa), tutkimusryhmä Genevestä ei ole pystynyt toistamaan havaintoa Gliese 581g:stä. Päinvastoin, jos he pakottavat ratkaisun, jossa kyseinen planeetta on mukana, he saivat tulokseksi negatiivisen signaalin, joka ei tarkoita, että instrumentti olisi liian epätarkka vaan, että planeettaa ei todennäköisesti ole ollenkaan planeettakunnassa. Tulosta ei ole vielä kuitenkaan julkaistu missään, mutta asetelma on sangen mielenkiintoinen…

Viime viikon suurin tähtitiedeuutinen oli varmasti ensimmäinen planeetta, joka löydettiin kyseisen planeettakunnan ns. elämänvyöhykkeeltä. Tutkijat käyttivät Havaijilla sijaitsevaa Keck-teleskooppia havaitakseen tuttua, noin 20 valovuoden päässä sijaitsevaa planeettakuntaa Gliese 581, ja löysivät sieltä kuudennen planeetan, Gliese 581g:n. Suurin osa löydetyistä eksoplaneetoista on Jupiterin kaltaisia kaasujättiläisiä, mutta todennäköisesti Gliese 581g on kiviplaneetta, jonka massa on kolmen Maan massan luokkaa (tosin tutkijoiden käyttämä menetelmä antaa planeetan massalle vain alarajan). Gliese 581g on myös oikean kokoinen, jotta sillä pystyisi olemaan ilmakehä, ja se kiertää emotähteään etäisyydellä, joka mahdollistaa veden esiintymisen planeetan pinnalla. Kaikki nämä seikat puoltavat elämälle edullisia olosuhteita, ja tutkijat innostuineita löydöstään ilmoittivatkin elämän esiintymisen planeetan pinnalla olevan 100%, mutta eipä nuolaista ennen kuin tipahtaa… Gliese 581 on punainen kääpiö, massaltaan noin kolmasosan ja sata kertaa himmeämpi Aurinkoa. Mutta minkä punaiset kääpiöt menettävät massassa ja luminositeetissään, ovat ne paljon pitkäikäisempiä ja runsaslukuisempia kuin kirkaammat tähdet. Hyvin massiiviset tähdet ovat harvinaisia ja polttavat itsensä loppuun vain kymmenissä tai sadoissa miljoonissa vuosissa. Auringonmassaiset tähdet voivat loistaa kymmenestä kahteentoista miljardiin vuoteen, mutta punaiset kääpiöt puksuttavat menemään lähes ikuisesti. Elämällä punaista kääpiötä kiertävällä planeetalla olisi huomattavasti pidempi aika syntyä, kehittyä ja kasvaa kuin Maapallolla, joten voi olla, että Auringonkaltaisten tähtien ympärillä olevilla planeetoilla on paljon huonommat mahdollisuudet elämän synnylle kuin punaisten kääpiöiden planeetoilla. Toisaalta elämänvyöhyke sijaitsee punaisia kääpiöitä huomattavasti lähempänä kuin Auringon massaisten tähtien tapauksessa. Gliese 581:n viisi sisintä planeettaa kiertävät emotähteään lähempänä kuin Merkurius Aurinkoa. Vuonna 2007 havaittu Gliese 581c -planeetta kiertää emotähteään vain noin 13 päivän kiertoajalla ja on todennäköisesti liian kuuma elämälle. Vastaavasti saman tutkimusryhmän löytämä Gliese 581d kiertää emotähteään noin 67 päivän kiertoajalla ja on liian suuri ja kylmä elämälle. Vastalöydetty Gliese 581g kiertää emotähteään näiden kahden välissä noin 37 päivän kiertoajalla, vähän samaan tapaa kuin Maapallo kiertää Aurinkoa liian kuuman Venuksen ja liian kylmän Marsin välissä. Vaikka Gliese 581g:n kiertorata on suotuisassa paikassa, olosuhteet sen pinnalla ovat todennäköisesti hyvin rankat. Koska se kiertää emotähteään erittäin lähellä, tähden aiheuttamat vuorovesivoimat pakottavat planeetan pyörimään itsensä ympäri kerran paikallisessa vuodessa, eli planeetan toinen puoli osoittaa kokoajan kohti emotähteä toisen puolen jäädessä ikuisesti varjoon. Näin ollen päiväpuoli jää liian kuumaksi ja yöpuoli liian kylmäksi elämälle. Ainut mahdollinen, lämpötilan puolesta sopiva paikka elämälle olisi terminaattorilla, pienellä suikaleella planeettaa päivä- ja yöpuolen välissä. Tämä tietysti edellyttää, että planeetalla olisi ilmakehä, joka sisältäisi tarpeeksi hiilidioksidia, jotta kasvihuoneilmiö pystyisi tasaamaan lämpötilaeroja planeetan pinnalla. Pysyvä ilmakehä taas edellyttää suuria meriä planeetan pinnalla, jotka toimisivat lämpövarastoina, mutta vain jos tarpeeksi vettä on jotenkin päätynyt planeetan pinnalle sen muodostuessa tai muodostumisen jälkeen. Terminaattorilla asustelevat oliot altistuisivat kokoajan raivoisille myrskyille, jotka kiertäisivät planeettaa päivä- ja yöpuolen lämpötilaeron ajamana, Maata suuremmasta painovoimasta johtuvien latteiden pinnanmuotojen ollessa hyödyttömiä pysäyttämään tuulia. Jopa yllä maalailtu maisema on erittäin spekulatiivistä, sillä tutkijoiden käyttämä menetelmä, jolla mitataan planeettojen painovoimallaan aiheuttamia häiriöitä emotähden liikkeeseen, antaa planeetalle vain arvion sen massasta sekä planeetan kiertoajan eikä mitään muuta. Jotta planeetan tarkka koko ja mahdollisesti ilmakehän koostumus saataisiin selville, olisi planeetan kuljettava suoraan emotähden edestä. Tällöin planeetan koko tiedetään sen emotähden vähenevästä säteilystä planeetan kulkiessa sen editse. Vastaavasti ilmakehän koostumus saadaan selville emotähden säteilyn kulkiessa planeetan ilmakehän lävitse ja törmäillessä siinä sijaitseviin atomeihin aiheuttaen säteilyn spektriin absorptio- ja emissioviivoja. Katsomme kuitenkin Gliese 581:n planeettoja kulmassa, jossa planeetat eivät kulje koskaan emotähdensä editse Maasta katsoen, joten myös tulevaisuudessakin Gliese 581g:n ominaisuudet jäävät hämärän peittoon ja spekulaation kohteeksi. Suurin epävarmuustekijä elämän etsimisessä avaruudesta on kuitenkin itse elämä, tai sen mahdolliset eri olomuodot. Tällä hetkellä etsimme Maan kaltaisia planeettoja, joilla on ilmakehä ja pinnalla sopiva lämpötila veden esiintymiselle. Planeettojen koostumus punaisten kääpiöiden tai muiden tähtien ympärillä voi olla kuitenkin täysin erilainen kuin Maan koostumus. Sen sijaan, että ne koostuisivat silikaateista kuten Maa, ne voisivat olla kokonaan veden peitossa tai niiden pinta voisi koostua piikarbidivuorista joita kastelisivat hiilivetysateet, tai koko planeetan pinta voisi olla loputtomien rautatasankojen peittämä. Kukaan ei tiedä minkälaista elämää, jos ollenkaan, näissä olosuhteissa voisi syntyä. Niinpä tähtitieteilijät toistaiseksi keskittyvät etsimään Maan kaltaisia planeettoja. Suurin anti kyseisessä tutkimuksessa onkin tilastollinen. Mikäli laskemme oman Aurinkokuntamme mukaan, 20 valovuoden säteisessä pallossa sijaitsevilla tähdillä on 1.7% mahdollisuus omata planeetta elämänvyöhykkeellä. Jos oletamme, että oma paikallinen alueemme edustaa keskivertoaluetta Linnunradassa, olisi tutkijoiden mukaan koko galaksissamme noin 20 prosentilla tähtiä planeetta elämänvyöhykkeellä. Eli toisin sanoen galaksimme kuhisee mahdollisuuksia elämän, kuten sen parhaiten tunnemme, synnylle.

Tieteellinen artikkeli

Ig Nobelit 2010

Nobelien jaon ollessa käynnissä, Ig Nobelit on kuitenkin jo jaettu, ja jälleen luvassa on jotain hupaisaa:

Tekniikan Ig Nobel meni kolmelle naistutkijalle valaan rään kaukomittauksesta. Tutkijat rakensivat kauko-ohjattavan helikopterin, jolla he keräsivät näytteitä pinnalle hengittämään tulleiden valaiden hengitysteistä. Näytteistä paljastui kuitenkin suuria määriä limaa, josta tutkijat pystyivät tutkimaan valaiden hengitysteiden bakteerikantaa antaen uuden näkökulman valaiden terveyteen.

Lääketieteen Ig Nobel meni kahdelle hollantilaiselle tutkijalle astmaoireiden vähentämisestä vuoristorata-ajeluilla. Tutkimuksessa koehenkilöt kokivat hengenahdistusten vähenevän ajeluiden jälkeen aikana, jolloin koehenkilöt kokivat positiivista ja emotionaalista stressiä.

Liikennesuunnittelun Ig Nobel meni tutkimusryhmälle, joka demonstroi tehokkaan rautatieverkoston suunnittelua limasienten avulla.

Fysiikan Ig Nobel meni tutkimusryhmälle Uudesta-Seelannista, joka osoitti, että pukemalla sukat saappaiden päälle vähentää liukastumisriskiä jäisillä pinnoilla. Tutkimus julkaisiin yllättäen lääketieteellisessä lehdessä.

Rauhan Ig Nobel meni englantilaiselle tutkimusryhmälle, joka osoitti kiroilemisen helpottavan kivun tunnetta. Koehenkilöt upottivat kätensä kylmään veteen, jonka jälkeen yhdelle ryhmälle annettiin kirosana ja toiselle sattumanvarainen sana hoettavaksi. Kiroilevan ryhmän koehenkilöiden kivun toleranssi kasvoi, sydämenlyönnit nopeutuivat ja he kokivat vähemmän kipua koetilanteessa.

Kansanterveyden Ig Nobel meni tutkimukselle, jonka mukaan joidenkin mikrobiologien parrat voivat tuoda vaarallisia töitä kotiin. Parralliset mikrobiologit, jotka työskentelevät taudinaiheuttajabakteerien parissa, voivat huomaamattaan kuljettaa parrassaan bakteereista aerosolien välityksellä kulkeutuvia vaarallisia organismeja. Kaiken lisäksi tutkimus osoittaa, että mikro-organismit ja myrkyt lähtevät parrasta huonosti pesemällä.

Talouden Ig Nobel meni puolikkalle Wall Streetiä (Goldman Sachs, AIG, Lehman Brothers, Bear Stearns, Merrill Lynch ja Magnetar) nykyisestä taloustilanteesta.

Kemian Ig Nobel meni kolmelle tutkijalle, jotka osoittivat, että öljy ja vesi eivät sekoitu vapauttamalla Norjan rannikolla hiilivetyjä mereen simuloidakseen öljyvuotoa. BP öljy-yhtiö sai kunniamaininnan kyseisten tulosten tukemisesta oikealla datalla.

Hallinnon Ig Nobel meni italialaiselle tutkimusryhmälle, jotka osoittivat, että tehokkain tulos saavutetaan yrityksissä kun työntekijöitä ylennetään satunnaisesti.

Biologian Ig Nobel meni kiinalais-englantilaiselle tutkimusryhmälle demonstraatiosta, että fellaatio kuuluu hedelmälepakkojen normaaliin seksiin. Normaaliin siinä mielessä, että sitä tapahtuu samanaikaisesti yhdynnän ollessa käynnissä.

Hawkingin säteilyä mahdollisesti havaittu keinotekoisesta tapahtumahorisontista

Tutkimusryhmä Italiasta on valmistanut keinotekoisen tapahtumahorisontin, ja havainneet siitä tulevan säteilyä, joka nykytietämyksen mukaan olisi selitettävissä ainoastaan Hawkingin säteilynä. Stephen Hawking postuloi vuonna 1974, yhdistämällä kvanttimekaniikan ominaisuuksia yleiseen suhteellisuusteoriaan, että mustat aukot kaikesta materian rohmuamisesta huolimatta säteilevät energiansa hiljalleen takaisin avaruuteen erittäin heikkona (Hawkingin) säteilynä. Mustien aukkojen Hawkingin säteily on kuitenkin niin heikkoa, että se ei nykyisellä eikä todennäköisesti lähitulevaisuuden kalustolla ole havaittavissa, joten nyt tutkijat ovat tehneet miniatyyri-tapahtumahorisontin tutkiakseen toimiiko säteilymekanismi noin periaatteessa. Periaate Hawkingin säteilyn takana on, että kvanttimekaniikan mukaan tyhjä avaruus ei itseasiassa ole koskaan tyhjä, vaan sekamelska virtuaalisia (virtuaalinen siinä mielessä, että emme koskaan voi havaita näitä hiukkasia suorasti, mutta voimme havaita niiden vaikutuksen muihin hiukkasiin, esim. Casimirin ilmiö) hiukkasia ja antihiukkasia, jotka sekunnin murto-osaksi pompahtavat esiin avaruuden kudoksesta vain eliminoituakseen heti kohdatessaan toisensa. Mutta jos virtuaalinen hiukkas-antihiukkaspari syntyy tapahtumahorisontin reunalla siten, että toinen hiukkasista ilmestyy tapahtumahorisontin ”väärälle” ja toinen ”oikealle” puolelle, ne eivät koskaan pääse eliminoimaan toisiaan, ja näin ollen mustan aukon tapahtumahorisontista virtaa hiukkasia ja antihiukkasia sen ulkopuolelle. Pian nämä hiukkaset ja antihiukkaset kuitenkin annihiloivat toisensa synnyttäen säteilyä, joka pääsee karkuun mustan aukon tapahtumahorisontin reunalta. Koska mustan aukon valmistaminen ei käsipelillä vielä onnistu, tutkijat ovat turvautuneet analogiohin mustan aukon tapahtumahorisontista. Periaatteessa tapahtumahorisontti voidaan ajatella rajana, jossa väliaine liikkuu nopeammin kuin siinä kulkevat aallot. Itseasiassa yhtälöt, jotka kuvaavat valon kulkua mustan aukon painovoimakentässä ovat täsmälleen samat kuin yhtälöt, jotka kuvaavat aaltojen liikettä liikkuvassa nesteessä tai kaasussa. Myöskään Hawkingin säteilyn matemaattinen kuvaus ei vaadi painovoimaa tai kaareutuvaa aika-avaruutta toimiakseen vaan ainoastaan tapahtumahorisontin. Uudessa tutkimuksessa tutkijat loivat keinotekoisen tapahtumahorisontin laserpulsseilla lasipalan sisällä. Riippuen väliaineesta valonnopeus siinä vaihtelee, ollen aina kuitenkin hitaampi kuin valonnopeus tyhjiössä. Lasipalaan ensiksi ammuttu laserpulssi lämmittää pientä osaa lasia ja näin muuttaa sen ominaisuuksia ja valonnopeutta kyseisessä osassa. Säätäen tarkasti pulssin vaikutuksen lasipalaan, tutkijat pystyivät muuttamaan lasin ominaisuuksia paikallisesti. Kun seuraava pulssi törmää tähän paikalliseen ”häiriöön” se loppujen lopuksi pysähtyy paikalleen luoden keinotekoisen tapahtumahorisontin (itse asiassa tämä on valkoisen aukon tapahtumahorisontti). Samaan aikaan tutkijat mittasivat tapahtumahorisontin mahdollisesti aiheuttamaa Hawkingin säteilyä lasersädettä kohtisuoraan olevalla ilmaisimella ja yllätyksekseen rekisteröivät yhden ylimääräisen fotonin keskimäärin noin joka sadas pulssi. Varmistaakseen, että ylimääräiset fotonit eivät ole peräisin jostain muusta lähteestä, erityisesti lasin fluoresenssistä, tutkijat muuttivat ensimmäisen pulssin aiheuttaman häiriön nopeutta, jonka teorian mukaan pitäisi vaikuttaa myös ylimääräisten fotonien aallonpituuteen. Tulokset olivat positiiviset myös vaihtelevalle nopeudelle, ja näin ollen Hawkingin säteily on ainut tähän mennessä tunnettu fysikaalinen malli havaitulle säteilylle. Koska Hawkingin säteilyn kuvaus yhdistää kavanttimekaniikkaa ja suhteellisuusteoriaa, se on erityisen tärkeä tutkimuskohde fyysikoille matkalla kohti kaiken teoriaa.

Tieteellinen artikkeli

Viikon kuva: Suihkumoottoreilla varusteltu Encleadus

 

Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

 

 


Advertisements

Trackbacks & Pingbacks

  1. Tiedeviikko 2010 Top 10 « uniVersI/O pingbacked : 6 years, 5 months ago
  2. Tiedeviikko 5/11 « uniVersI/O pingbacked : 6 years, 3 months ago

Kommentit

  1. * Aapo says:

    Tää ei oo kovin hyvä lauseen loppu: ”mutta punaiset kääpiöt puksuttavat menemään käytännössä lähes ikuisesti.”

    Tavallinen tallaaja kun sanois jo kymmenestäkin miljoonasta vuodesta ’käytännössä lähes ikuisesti’.

    Päiväys: 6 years, 7 months ago
  2. * Karri says:

    Tässä aikavertailussa mielessäni oli pikemminkin elämän synnyn ja evoluution näkökulma kuin tavan tallaajan. Elämän kehittyminen nykyiseen lajistoon vei Maapallolla noin neljä miljardia vuotta, joten tässä aikaskaalassa kymmenisen miljoonaa on vuotta on melko lyhyt aika. Mutta point taken…

    Päiväys: 6 years, 7 months ago


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: