Asteroidit ja komeetat

Kirkkonummen Komeetan esitelmäsarjassa oli vuorossa fil. tri Jyri Näränen, jonka aiheena oli asteroidit ja komeetat. Esitelmä pidettiin 16.11.2010 Kirkkonummen koulukeskuksen auditoriossa. Kirkkonummen Kansalaisopisto rahoitti esitelmän. Esitelmällä oli 65 kuulijaa.

Aurinkokunnan pienkappaleista saadaan koko ajan kiihtyvällä vauhdilla uutta tietoa. Muun muassa NASAn ja ESAn luotaimet tuottavat uusia kuvia ja mittauksia asteroideista ja komeetoista. Japanilainen luotain saapui tänä vuonna takaisin asteroidille kohdistuneelta seitsemän vuoden matkalta. Tunnettujen aurinkokunnan pienkappaleiden määrä kasvaa koko ajan etsintäteleskooppien haravoidessa taivaita.

Klikkaa kuvaa!
Fil. tri Jyri Näränen esitelmöi Kirkkonummella. Kuva Seppo Linnaluoto.

Jyri Näränen väitteli viime vuonna planeettatutkimuksesta filosofian tohtoriksi Helsingin yliopistossa. Hän on työskennellyt vuoden La Palmalla Kanarian saarilla yhteispohjoismaisella teleskoopilla NOTilla sekä kolme kuukautta Englannissa Leicesterin yliopistossa. Hän on myös mukana ESAn Merkuriusluotaimen, BepiColombon, tieteellisessä suunnittelussa.

Tällä hetkellä Jyri Näränen työskentelee Kirkkonummella Geodeettisella laitoksella erikoistutkijana satelliittilaser- ja painovoimatutkimusprojekteissa. Asteroidi 11907 Näränen on nimetty hänen mukaansa.

FT Jyri Näränen esitteli pienkappaleiden tutkimuksen tämänhetkistä tilaa ja tulevaisuudennäkymiä.

Klikkaa kuvaa!
FT Näräsen esitelmää kuunteli 65 henkeä. Kuva Seppo Linnaluoto.

Aurinkokunta

Aurinkokuntaan kuuluu yksi tähti, Aurinko, planetaariset kappaleet, niitä kiertävät kuut ja pölyä. 99,8 % massasta on Auringossa. Massan kokonaismäärä on 10 potenssiin 30 kg. Pääosa muusta materiaalista kiertää Aurinkoa sen pyörähdysakselia vastaan kohtisuorassa tasossa, joka on suunnilleen ekliptikan tasossa. Ekliptika on taas Maan ratataso.

Kuinka suuri sitten aurinkokunta on? Heliosfäärin raja on ainakin 94 AU:n päässä. Siellä nimittäin kulkee Voyager 1-luotain, jonka lähettimet toimivat edelleen. 1 AU on Maan keskietäisyys Auringosta. Heliosfääri on se alue, jota hallitsee aurinkotuuli. Taas Auringon painovoima hallitsee noin 100.000 AU:n etäisyydelle.

Aurinkokunnan ja Auringon ikä on noin 4,6 miljardia vuotta.

Klikkaa kuvaa!

Planetaaristen kappaleiden jaottelu

Aurinkoa kiertävät kappaleet jaetaan nykyään useaan luokkaan, jotka on päättänyt Kansainvälinen tähtitieteellinen unioni eli IAU. Siihen kuuluvat tähtitieteen ammattilaiset.

Planeettoja on kahdeksan kappaletta. Ne kiertävät Aurinkoa, ovat suuren kokonsa, toisin sanoen suuren massansa, vuoksi pyöreitä ja ovat puhdistaneet ratansa pienemmistä kappaleista.

Toinen luokka on kääpiöplaneetat. Ne kiertävät Aurinkoa ja ovat suuren kokonsa vuoksi pyöreitä. Ne eivät ole puhdistaneet rataansa, eivätkä ole kuita. Neptunuksen ulkopuoleisilla kääpiöplaneetoilla on alakategoria plutoidit.

Loput kuuluvat aurinkokunnan pienkappalehin. Ne ovat pienen kokonsa vuoksi epäsäännöllisen muotoisia. Niitä ovat asteroidit, komeetat ja meteoroidit. Lisäksi on lukuisia kuita, jotka kiertävät planeettaa tai pienempää kappaletta.

Rajat planeetan ja kääpiöplaneetan sekä kääpiöplaneetan ja pikkukappaleen välillä eivät ole tarkkaan määriteltyjä. Kääpiöplaneetan ja pienkappaleiden rajakoko riippuu materiaalista, siis koostuuko kappale jäästä tai kivestä, sillä materiaali määrittää kappaleen sisäisen lujuuden ja sen minkä kokoinen kappale muotoutuu painovoimansa ansiosta pyöreäksi.

Plutoa pidettiin planeettana löytymisensä 1930 jälkeen vuoteen 2006 saakka, jolloin IAU määritteli mikä on planeetta. Plutoa luultiin alunperin suuremmaksi kappaleeksi ja lopullisesti se menetti asemansa, kun löydettiin suunnilleen samankokoisia kappaleita.

Klikkaa kuvaa!

Neljää ensimmäiseksi 1800-luvun alussa löydettyä asteroidia nimitettiin myös planeetoiksi, kunnes niitä 1800­luvun puolivälissä löydettiin lisää, jolloin ne menettivät asemansa.

Kääpiöplaneetoista viisi edustajaa on varmistettu, varsinaisen Marsin ja Jupiterin ratojen välillä olevalla asteroidivyöhykkeen suurin kappale Ceres sekä Neptunuksen takaiset plutoidit Pluto, Eris, Haumea ja Makemake. Muita ehdokkaita on lukuisia, asteroidivyöhykkeeltä Pallas, Vesta ja Hygiea sekä jopa 42 Neptunuksen takaista kappaletta, kuten esimerkiksi Sedna, Quaoar ja Varuna.

Asteroidivyöhykkeellä olevat pienkappaleet ovat yleensä kivisiä, neptunuksentakaiset kappaleet ovat taas jäisiä. Asteroidivyöhykkeellä olevat kappaleet ovat yleensä suunnilleen ekliptikan tasossa lähes ympyräradoilla. Neptunuksen takaiset kappaleiden radoista osa on kallistuneet ja ne ovat melko elliptisillä radoilla.

Kääpiöplaneetoista suurimmat läpimitat ovat Eriksellä (2600 km) ja Plutolla (2300 km), sitten on MakeMake (1500 km) ja Ceres (950 km).

Kääpiöplaneetoilla ja asteroideilla on myös kuita.

Asteroidit

Asteroidit (ja komeetat) ovat aurinkokunnan synnyssä jäljelle jäänyttä materiaalia, josta ei päässyt muodostumaan planeettoja. Niitä tutkimalla päästään käsiksi aurinkokunnan alkuperäisiin rakennusmateriaaleihin.

Asteroidit jaetaan koostumuksensa perustella kolmeen pääluokkaan: C-tyypissä on runsaasti hiiliyhdisteitä, S-­tyypissä kiveä ja M-­tyypissä runsaasti metalleja.

Vaikka asteroideja arvioidaan olevan aurinkokunnassa kymmeniä miljoonia, on suurin osa niistä niin pieniä, että asteroidien yhteenlaskettu massa on selvästi pienempi kuin Kuun.

Klikkaa kuvaa!
Asteroidi Eros NEAR Shoemakerin kuvaamana. Eroksen pituus on n. 30 km. Kuva NASA.

Komeetat

Komeetat eroavat asteroideista siten, että komeetoille muodostuu Aurinkoa lähestyessään koma eli huntu. Usein komeetoille muodostuu myös komea pyrstö.

Komeetat koostuvat mm. volatiileista eli vesijäästä, hiilimonoksiidi-­-ja hiilidioksiidijäästä. Komeetoissa on myös magnesiumrikkaita silikaatteja (kiviä ja pölyä) ja orgaanista ainesta kuten hiiltä, happea, vetyä ja typpeä.

Komeettojen ytimet ovat normaalisti kooltaan yhdestä muutamaan kymmeneen kilometriin.

Komeettojen pyrstöt ovat auringon höyrystämää ja ionisoimaa jäätä ja ne koostuvat kahdesta osasta, pölystä ja plasmasta.

Klikkaa kuvaa!
Hale-Bopp oli kuuluisa komeetta, joka näkyi 1996-97. Sillä on hyvin suuri ydin. Kuva Wikipedia.

Paljain silmin näkyviä komeettoja on yleensä noin yksi vuodessa. Viimeisin Hartley 2 oli esitelmän aikaan näkyvissä, tosin se oli sen verran himmeä että sen havainnoimiseen tarvittiin kiikarit tai teleskooppi kaikkialla muualla kuin kaikkein parhaimmilla havaintopaikoilla. Selvästi näkyviä komeettoja on vain kerran tai kaksi vuosikymmenessä.

Lyhytjaksoiset komeetat tulevat Kuiperin vyöstä Neptunuksen takaa. Ne liikkuvat yleensä planeettojen ratatasossa.

Pitkäjaksoiset komeetat tulevat huomattavasti kaukaisemmasta Oortin pilvestä. Ne tulevat aivan satunnaisista suunnista. Osalla pitkäperiodisista komeetoista on hyperboloidinen rata eli ne eivät palaa takaisin.

Pitkäjaksoiset komeetat ovat havaittavissa vain kun ne ovat lähellä Aurinkoa. Niistä suuri osa itse asiassa törmää Aurinkoon.

Loppuunkuluneet komeetat muistuttavat asteroideja.

Komeettojen massanmenetys

Komeettojen massanmenetyksestä voidaan tarkastella komeetoista kuuluisinta, Halleyn komeettaa. Komeetan kokonaismassa on yli 200 biljoonaa kiloa. Perihelin lähellä se menettää noin 27,5 tonnia jäätä sekä 14,8 tonnia pölyä sekunnissa.

Komeetta vietti viimeisimmän vierailunsa aikana 1985-86 Auringon lähellä yli 200 päivää. Tänä aikana komeetta menetti noin 0,8 biljoonaa kiloa materiaa.

Komeetan tulee siis kiertää Aurinko lähes 300 kertaa menettääkseen kaiken massansa. Kun ottaa huomioon komeetan rataperiodin 76 vuotta, niin sen eliniäksi voidaan laskea yli 20.000 vuotta. Tämä on toki yksinkertaistus, sillä pinta tummenee ajan kuluessa, jolloin sulaminen hidastuu. Jokapäiväisessä elämässä vertailuna ilmiöön voidaan pitää keväistä likaista lumihankea.

Törmäykset

Historia on täynnä pienkappaleiden törmäyksiä Maahan. Hallitsevan teorian mukaan törmäys hävitti esim. dinosaurukset 65 miljoonaa vuotta sitten. Siperian Tunguskaan törmäsi kappale vuonna 1908. Suuret planeetat häiritsevät yhä pienempiä kappaleita. Törmäykset jatkuvat, joskin harvemmin kuin ennen. Törmäyksessä tärkein tekijä on törmäysnopeus. Komeetat ovat paljon asteroideja vaarallisempia, sillä ne voivat liikkua huomattavasti asteroideja nopeammin maapallon suhteen.

Ensimmäinen ennustettu törmäys tapahtui 7.10.2008. Tällöin alle viiden metrin halkaisijainen kappale törmäsi Afrikassa Pohjois-Sudanin ilmakehään ja räjähti 37 km korkeudessa. Seuraavina viikkoina löydettiin useita räjähtäneen kappaleen sirpaleita maanpinnalta.

Komeetoille ja asteroideille on lähetetty lukuisia avaruusluotaimia, joiden odotetaan tulevaisuudessa kertovan meille vielä lisää näistä kiehtovista taivaankappaleista ja aurinkokunnan syntyhistoriasta.

Seppo Linnaluoto
Jyri Näränen