Arkisto
- maaliskuu 2023
- helmikuu 2023
- tammikuu 2023
- joulukuu 2022
- marraskuu 2022
- lokakuu 2022
- syyskuu 2022
- elokuu 2022
- kesäkuu 2022
- toukokuu 2022
- huhtikuu 2022
- maaliskuu 2022
- helmikuu 2022
- tammikuu 2022
- joulukuu 2021
- marraskuu 2021
- lokakuu 2021
- syyskuu 2021
- elokuu 2021
- kesäkuu 2021
- toukokuu 2021
- huhtikuu 2021
- helmikuu 2021
- tammikuu 2021
- joulukuu 2020
- marraskuu 2020
- lokakuu 2020
- syyskuu 2020
- elokuu 2020
- kesäkuu 2020
- toukokuu 2020
- huhtikuu 2020
Eksoplaneettatutkimuksen Rosettan kivi — Gliese 486 b
Eksoplaneettoja on havaittu jo tuhansia. Joukossa on monia mielenkiintoisia maailmoja ja planeettojen ominaisuuksista tiedetään päivä päivältä enemmän. Olemme oppineet tuntemaan useita joillakin kriteereillä maankaltaisia kappaleita ja planeettojen ominaisuuksista on paljastunut, että oma aurinkokuntamme on varsin tylsä ja erikoinen tapa järjestää planeetat tähden kiertoradalle. Koko ala perustuu havaintoihin, joita on tehty pääasiassa kahdella toisiaan täydentävällä menetelmällä. Ensimmäiset auringonkaltaisia tähtiä kiertävät planeetat havaittiin radiaalinopeusmenetelmällä, jossa havaitaan Doppler-siirtymästä aiheutuvaa pienenpientä tähden valon puna- tai sinisiirtymää planeetan heilauttaessa sitä meihin ja meistä poispäin vetovoimansa avulla. Toinen avaruusteleskooppien Kepler ja TESS tehokkaasti mahdollistama menetelmä on ylikulkujen havainnoiminen, mikä tarkoittaa tähden näennäisen himmenemisen havaitsemista planeetan kulkiessa sen pinnan editse.
Menetelmissä on eroja ja siksi niiden mukanaan tuoma kirous vaivaa eksoplaneettatutkimusta. Ylikuluista saadaan mitattua planeetan koko mutta se on mahdollista vain harvemmalle kuin joka sadannelle planeetalle, ja silloinkin yleensä vain niille, jotka kiertävät tähteään aivan sen pintaa viistäen. Radiaalinopeushavainnoista taas saadaan arvioitua planeetan massa mutta se onnistuu helposti vain lähellä Aurinkoa sijaitsevien tähtien kiertolaisille. Siksi kahden menetelmän mahdollisuudet havaita sama planeetta ovat hyvin rajalliset, mikä on hidastanut valtavasti pienten kiviplaneettojen koostumuksen tutkimista. Voimme nimittäin arvioida planeettojen keskitiheyttä ja siten koostumusta vain, jos planeetta voidaan havaita molemmilla menetelmillä mutta sellaisia planeettoja on vain kourallinen, ja niistäkin valtaosa on liian kaukana tarkempaan tutkimukseen. Gliese 486 b kuitenkin on lähellä ja sen massa ja halkaisija on saatu mitattua.
Kuultuani tähteä Gliese 486 kiertävän planeetan löydöstä, riensin heti tarkastamaan saamani tulokset, koska muistin analysoineeni kohteen havaintoja muutama vuosi sitten. Tuloksissani ei näkynyt viitteitä planeettojen signaaleista, koska dataa oli ollut käsillä vain hyvin vähän ja havaintojen herkkyys mahdollisti mahdollisti vain yli kolmen Maapallon massaisten planeettojen havainnoinnin.. Mutta tähti on kiinnostava, koska se on yksi Auringon lähinaapuruston tähdistä. Se on punainen kääpiötähti, joita on noin kolme neljännestä kaikista tähdistä, ja joita kiertää keskimäärin ainakin kolme planeettaa. Se on vain 26 valovuoden päässä meistä, ja siten yksi lähimmistä kiviplaneetoista, jonka koostumusta voidaan arvioida (Kuva 2.). Planeettalöydön tehnyt tutkimusryhmä raportoikin sen olevan todennäköiseltä koostumukseltaan maankaltainen, metalliytimen omaava kiviplaneetta.
Eksoplaneettojen ominaisuudet tunnetaan tavallisesti huonosti, ja silloinkin vain perustuen kouralliseen numeroarvioita fysikaalisista ominaisuuksista. Tyypillisiä numeroita ovat planeetan säde ja massa, sekä arvioitu säteilytasapainon edellyttämä pintalämpötila. Niitä voidaan mainiosti vertailla Maapallon vastaaviin tunnuslukuihin. Planeetan Gliese 486 b lämpötila, noin 430 celciusastetta, ei varsinaisesti tee siitä olosuhteiltaan maankaltaista. Sama pätee näennäisesti myös planeetan kokoon ja massaan — Gliese 486 b on kooltaan noin 31% Maata suurempi ja massaltaankin noin 2.8 kertainen. Se on siis niin kutsuttu kuuma supermaapallo, jonka pinnalla nestemäistä vettä ei voi olla ja siksi elämän edellytyksiä ei ole. Mutta vaikka planeetan keskitiheys on noin neljänneksen Maata suurempi, sen koostumus on todennäköisesti hyvinkin maankaltainen. Planeetta ei koostu puhtaasti raudasta ja raskaista metalleista, vaan omaa paksun silikaattivaipan kuten Maakin. Sillä tuskin on merkittävää määrää vettä pinnallaan kuten ei Maallakaan ole (jodenkin promillen osien veden osuus planeetan massasta ei ole merkittävää), ja siltä Maan tavoin puuttuu paksu kaasuvaippa, joka on tyypillinen suuremmille planeetoille. Gliese 486 b on tavallinen kiviplaneetta, ja siltä osin hyvinkin maankaltainen kappale.
Parasta kuitenkin on Gliese 486 b:n läheisyys yhdistettynä havaintoon ylikuluista. Sen kaasukehää on mahdollista tutkia transmissiospektroskopialla tulevaisuudessa — on mahdollista tehdä havaintoja sen kaasukehän ominaisuuksista tarkkailemalla muutoksia, joita tähden valossa tapahtuu valon kulkiessa planeetan kaasukehän ylimpien kerrosten läpi. Menetelmällä on saatu tietoja useiden kaasuplaneettojen koostumuksesta mutta rakenteeltaan maankaltaisten kiviplaneettojen kaasukehien havainnointi on saanut vielä odottaa itseään. Siksi Gliese 486 b:n on sanottu olevan eksoplaneettatutkimuksen Rosettan kivi — planeetta, joka ensi kertaa antaa mahdollisuuden tarkastella Aurinkokunnan ulkopuolisten kiviplaneettojen kaasukehää ja koostumusta.
Emme ole toistaiseksi onnistuneet tekemään havaintoja kiviplaneettojen ominaisuuksista, koostumuksesta ja ja kaasukehästä, muutoin kuin arvailemalla karkeasti mitkä simuloidut rakennemallit sopisivat planeettojen havaittuihin kokoihin ja massoihin (Kuva 2.). Siksi Gliese 486 b tarjoaa uniikin mahdollisuuden. Planeetta on niin lähellä Aurinkokuntaa, että sen kaasukehän ominaisuuksia — jos sillä siis on kaasukehä — voidaan havaita lähitulevaisuudessa olemassaolevin instrumentein ja teleskoopein. Ensimmäistä kertaa pääsemme tutkimaan suorin havainnoin läheisen kiviplaneetan ominaisuuksia. Se avaa uuden ikkunan planeettatutkimuksen alalla ja tarjoaa mielenkiintoisen esimerkin koostumukseltaan Maata muistuttavasta mutta muutoin täysin erilaisesta planeettojen luokasta. Ensimmäistä kertaa pääsemme tutkimaa tarkemmin yhtä galaksimme yleisimmistä planeettatyypeistä, kuumaksi supermaapalloksi luokiteltavaa planeettaa.
Vastaa
Viisi kuvaa eksoplaneetasta Proxima b
Tiedämme lähimmästä eksoplaneetasta, Proxima Centauria kiertävästä planeetasta Proxima b, vain hyvin vähän. Sen kiertorata on kohtuullisen hyvin tunnettu ja osaamme sanoa, että Proxima b:n maailmassa vuoden pituus on noin 11.2 Maan päivää. Tiedämme, että sen etäisyys tähdestään on vain vajaat viisi prosenttia Maan etäisyydestä Auringosta, joten tähden voimakkaat vuorovesivoimat ovat todennäköisesti saattaneet planeetan pyörimisen synkroniin sen kiertoajan kanssa — silloin Proxima b näyttää aina saman puoliskonsa tähdelleen, joten Maalle tyypillistä vuorokausivaihtelua planeetalla ei esiinny.
Proxima b:n muut ominaisuudet ovat vieläkin heikommin tunnettuja. Sen massaa on kyetty arvioimaan radiaalinopeushavaintojen perusteella ja tulokseksi on saatu noin 30% Maan massaa suurempia arvioita. Kyseessä on kuitenkin vain varovainen alarajan arvio ja suurempia massa-arvioita on vaikeaa sulkea täysin pois havaintojen perusteella. Suurella todennäköisyydellä Proxima b on kuitenkin pieni kiviplaneetta, jolla ei ole merkittävää kaasuvaippaa ympärillään.
Emme tiedä onko Proxima b:n pinnalla kaasukehää, ja jos on, sen koostumuksesta ja paksuudesta voi esittää korkeintaan valistuneita mutta vain erittäin spekulatiivisia arvioita. Emme osaa sanoa onko planeetan pinnalla vettä, vaikka pinnan lämpötilaolosuhteet luultavasti sallivatkin sen esiintymisen nestemäisessä olomuodossaan. Veden olemassaolo ei kuitenkaan ole vain mahdollista, vaan jopa jossakin määrin todennäköistä, koska samankaltaista tähteä TRAPPIST-1 kiertävä kiviplaneettojen seitsikko koostuu hyvinkin vesipitoisesta materiaalista ja vesi on joka tapauksessa universumimme yleisin kemiallinen yhdiste. Proxima Centaurin voimakas hiukkastuuli ja säteily ovat kuitenkin saattaneet jo kauan sitten hajottaa Proxima b:n pinnalla esiintyneet vesimolekyylit hapeksi ja vedyksi, jolloin happi olisi vain päätynyt reagoimaan pinnan kiviaineksen kanssa ja vety olisi karannut avaruuteen vuosimiljardien saatossa.
Valtavista epävarmuuksista huolimatta on mielenkiintoinen ajatuskoe koettaa arvioida miltä Proxima b näyttää. Sitten planeetan löytymisen vuoden 2016 alkusyksystä, monia valistuneita arvioita onkin jo esitetty.
Ensimmäiset spekulaatiot Proxima b:n ulkonäöstä tarjoili Euroopan eteläisen observatorion (ESO) graafikko Martin Kornmesser. Kun planeetan löytö ESO:n teleskoopeilla julkistettiin, lehdistötiedote koristeltiin arvioilla planeetan ulkonäöstä (Kuva 1.). Sama kuva päätyi jopa tutkimuksen julkaisseen tiedelehden Nature kanteen. Kuvassa selvästi kivisen, kiinteän pinnan omaava Proxima b paistattelee tähtensä Proxima Centauri kelmeän punertavassa loisteessa. Taustalla näkyvät kaukaisuudessa järjestelmän kaksi muuta tähteä, Alpha Centauri A ja B. Huomionarvoista on planeetan pinnalla näkyvä valoa hyvin heijastava, epäsäännöllisen muotoinen läiskä. Se kuvastaa järveä, koska Proxima b:n pintalämpötila mahdollistaa nestemäisen veden esiintymisen. Tällainen visuaalinen kuvaus on tietenkin erittäin huomiotaherättävä — nestemäinen vesi planeetan pinnalla tarkoittaa elämän esiintymisen edellytysten täyttymistä planeetan pinnalla.
Samankaltaiseen näkemykseen päätyi Calanin observatoriossa tapaamani opiskelija Ricardo Ramirez, joka perehtyi eksoplaneettojen visuaalisten ominaisuuksien simulointiin. Palkkasin hänet vuonna 2017 tuottamaan kuvan löytämästäni toisesta lähiplaneetasta, Lalande 21185 b, mutta hänen kätensä jälki näkyy myös Proxima b:n yhteydessä (Kuva 2.). Näkemys on hyvin yhtenevä Kornmesserin visualisoinnin kanssa. Ramirez piirsi vieläpä Proxima Centaurin taivaalle luonnollisemmassa koossa mutta hänen grafiikassaan on toinenkin merkittävä ero Kornmesserin vastaavaan — Proxima b:n pinnalla ei näy vettä. Ramirez kuvaa planeetan kuivana autiomaana, jota ehkä täplittävät erilaiset geologiset muodostelmat ja kaasukehässä esiintyvät vaaleammat pilvet, mutta planeetan pinta on Marsin tapaan kuiva. Kyseessä on pienenpieni mutta merkittävä ero. Karuna autiomaana, vailla vettä, Proxima b ei voisi olla elinkelpoinen.
Muut taiteilijat ovat visioineet erilaisia värimaailmoja mutta päätyneet oleellisesti samankaltaiseen ulkonäköön. Arecibon observatorion artistit visioivat Proxima b:lle paksumman pilvisen kaasukehän ja vaaleamman pinnan (Kuva 3.). Kyseessä on kuitenkin edelleen kuiva kiviplaneetta, jonka pinnalla ei esiinny havaittavissa määrin nestemäistä vettä, kuten suuria järviä tai meriä. Se on näky, jonka planeettaa joskus tulevaisuudessa lähestyvät ensimmäiset tähtienväliset luotaimemme ehkä kohtaavat lentäessään koko järjestelmän läpi valtavilla relativistisilla nopeuksilla.
Yhdysvaltain avaruushallinnon NASA:n graafikot ovat rakentaneet planeetasta jopa simulaatiomallin, jonka avulla sen pintaa pääsee tarkastelemaan haluamastaan suunnasta. Heidän näkemyksensä on Proxima b:n elinkelpoisuuden suhteen huomattavasti optimistisempi (Kuva 4.) — simulaatiossa planeetan pintaa täplittävät pienet meret ja järvet ja ulkoasun väriksi on valittu vaalea aines, jonka lomassa näkyy tummempia alankoalueita, ehkäpä kuivuneita vesistöjä tähden säteilyn hajotettua veden molekyylit. Todellisuudessa planeetan pinta tuskin näyttää ihmissilmällä katsottuna näin vaalealta, koska tarjolla on vain Proxima Centaurin punaisen kääpiötähden kelmeän punertavaa valoa. Ihmissilmälle valkoista väriä tuskin näkyy, koska valkoiselta näyttävät pinnat, jotka heijastavat koko valon säteilyspektriä. Sinisen ja vihreän säteilyn puuttuessa lähes kokonaan, niitä ei siten voi mistään heijastuakaan ja tarjolla olevat värit ovat tummanpunaisen erilaisia sävyjä kaikkein kirkkaimpien pilvien ehkäpä näyttäytyessä kirkkaanpunaisina.
Punertavaa värimaailmaa tarjoaakin Kornmesserin kuvaus näkymästä planeetan pinnalta (Kuva 5.), joka julkaistiin planeettalöydöstä raportoineen lehdistötiedotteen kuvituksena ja joka on päätynyt lukemattomien lehtien ja artikkelien kuvituskuvaksi puhuttaessa Proxima Centaurin järjestelmästä ja planeetoista. Kuvassa on selvästi vieras maisema, Maan olosuhteista poikkeava ympäristö ja taivaalla loistavat erikoiset kolme tähteä, joista lähin valaisee horisonttia punertavalla valollaan kahden muun ollessa paljon kauempana. Vettä kuvassa ei näy mutta yksittäisessä maisemassa planeetan pinnalla sitä ei välttämättä olekaan, jos valtameriä ei ole kuten Maapallolla. Kuva vastaa hyvinkin omaa mielikuvaani planeetan pintaolosuhteista.
Kaikki toistaiseksi tuotetut kuvaukset Proxima b:n ulkonäöstä ovat kuitenkin takuulla vääriä. Parhaimmillaan ne vastaavat vain hyvin karkeasti sitä, miltä planeetta todellisuudessa näyttää ja pahimmillaan ne eivät kuvasta Proxima b:n olosuhteita miltään osin oikein. Puutteellinen tieto ja olemassaolevien tiedonmurusten epävarmuus tekevät lähes kaikkien eksoplaneettojen graafisesta kuvaamisesta lähes mahdottoman projektin, jossa voidaan saavuttaa vain visuaalisesti näyttäviä tieteiskirjallisuuden alaan kuuluvia taideteoksia.
Sillä aikaa tutkijat eivät tyydy arvailemaan, vaan rakentavat pala kerrallaan tieteellistä palapeliä planeettojen fysikaalisista ja geokemiallisista ominaisuuksista ja koettavat selvittää millaisia maailmoja oikein olemme havaineet kiertämässä lähitähtiä. Kun lopulta saamme niistä oikeita kuvia joko valtavien seuraavien sukupolvien rakentamien teleskooppien tai jopa ohilentoluotainten avulla, voimme tarkastella kuinka hyviä arvioita planeettojen ulkonäöstä olemme vuosien saatossa kyenneet luomaan. Varmaa kuitenkin on, että yllätyksiä on luvassa ja jotkut tunnetuista eksoplaneetoista eivät muistuta alkuunkaan sitä, mitä olemme aavistelleet. Proxima b saattaa hyvinkin olla yksi niistä.
Kuva5. Minun mielestäni se on ton näköinen.