Hubblen huoltolennot

Jari Mäkinen

Avaruusteleskooppi Hubble vietiin sukkulalla avaruuteen vuonna 1990, mutta sen suunnittelu aloitettiin jo 70-luvun puolella samoihin aikoihin avaruussukkulan suunnittelun kanssa.

Niinpä teleskooppi suunniteltiin alusta alkaen sukkulalla kiertoradalle vietäväksi ja avaruudessa huollettavaksi – ja tälle ominaisuudelle oli käyttöä heti laukaisun jälkeen, kun kävi ilmi, että Hubblen 2,4-metrinen pääpeili oli hiottu väärin ja sen kuvan korjaamiseen tarvittiin erityisiä korjauslinssejä.

Ne asennettiin teleskooppiin ensimmäisellä huoltolennolla vuonna 1993, minkä jälkeen Hubble on tuottanut toinen toistaan upeampia kuvia avaruuden ihmeistä. 

Sen jälkeen sukkulat nousivat neljä kertaa Hubble korjaamaan ja huoltamaan. Viimeisin lento oli vuonna 2009, jolloin oli tehty jo päätös avaruussukkuloiden siirtämisestä eläkkeelle. Niinpä viimeisin lento jää viimeiseksi: lento suunniteltiin antamaan avaruusteleskoopille eväät koko loppuelämää varten, ja mikäli siihen tulee vakava vika vaikka huomenna, ei sitä kyetä enää korjaamaan. 

Mutta kuten Hubblen pitkä historia on jo osoittanut, on teleskooppi luonteeltaan sitkeä taistelija ja se on pystynyt jatkamaan mullistavia havaintojaan uskomattomienkin vikojen jälkeen.

Huoltolento 1 - joulukuu 1993

Hubblen ensimmäinen huoltolento tuli enemmän kuin tarpeeseen, sillä teleskoopin pääpeili oli kyllä hiottu erittäin tarkasti, mutta valitettavasti väärään muotoon. Peilin reuna-alueet oli hiottu hieman liian lattanaksi; tarkalleen ottaen sieltä lasia oli otettu 2,2 mikronia (eli noin 1/15 ihmisen hiuksen paksuudesta) liikaa. Tästä syystä peilin muodostama kuva oli sumuinen.

Siksi Hubblelle piti asentaa monimutkainen palloaberraation korjaava optiikka, jota kutsuttiin aikanaan mielikuvituksellisesti piilolaseiksi. Kyseessä oli oikeasti viidestä pienestä peiliparista koostunut kokonainen laitteisto, joka vei yhden Hubblen neljästä instrumenttilaatikosta. Yksittäiset peilit olivat kooltaan (ja ulkonäöltään) hammaslääkärin peilin kaltaisia, tosin erittäin huolellisesti oikeaan muotoon hiottuja. 

Tämä COSTAR-nimisen laitteiston avulla teleskoopin kolme alkuperäistä instrumenttia pystyivät tekemään jälleen normaalisti havaintoja. Neljäs laite, laajakulmakamera WFPC korvattiin uudella, paremmin unltraviolettisäteilyä havaitsevalla, minkä lisäksi siinä itsessään oli jo korjausoptiikka mukana. Jatkossa kaikki tutkimuslaitteet varustettaisiin sillä, jolloin piilolaseille ei enää olisi tarvetta – ja ajan myötä kyky tehdä korjausoptiikkaa vain parani.

Lisäksi ensimmäisellä huoltolennolla vaihdettiin teleskoopin aurinkopaneelit, niitä ohjaavaa elektroniikkaa, magnetometrit, päätietokoneen apuprosessorit, asennonsäädössä tarvittavien gyroskooppien ohjauslaitteet sekä erilasia sensoreita.

Sukkula Endeavour teki tällä STS-61 -lennolla ensimatkansa avaruuteen. Sen mukana oli seitsemän astronauttia, joiden joukossa myös Claude Nicollier, Euroopan avaruusjärjestön sveitsiläinen avaruuslentäjä., jolle matka oli toiveiden täyttymys: hän on alkuperäiseltä koulutukseltaan tähtitieteilijä.

Huoltolento 2 - helmikuu 1997

Toinen huoltolento oli itse asiassa ensimmäinen "normaali" huoltolento, koska sen aikana ei täytynyt tehdä mitään yllättävää ja kiireellistä, kuten korjausoptiikan asentamista. Sukkulana oli nyt Discovery, lennon numero STS-82 ja mukana oli seitsemän astronauttia.

Tähtitieteilijiden kannalta tärkeintä oli uuden havaintolaitteet asentaminen.  STIS, Space Telescope Imaging Spectrograph, korvasi aiemmat Hubblen spektrografit yhdellä laitteella, joka pystyi keräämään jopa 500 kertaa paremmin tietoa kuin edeltäjänsä. Erityisen kyvykkääksi STIS osoittautui supermassiivisten mustien aukkojen tutkinnassa.

Toinen spektrometri, kolmesta erillisestä kamerasta koostuva Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer eli NICMOS, oli räätälöity havaitsemaan ennen kaikkea galaksien pölyisiä keskusalueita sekä kaasusumuja, joissa syntyy tähtiä ja planeettoja.

Astronautit myös vaihtoivat Hubblelle uudet asennonsäätöilmaisimet, optiikkaa ohjaavat elektroniikkayksiköt ja vauhtipyörät, joilla teleskoopin asentoa ohjataan. Lisäksi he korvasivat alkuperäiset havaintitietoja magneettinauhoille tallentaneet muistiyksiköt uusilla, SSD-piireillä toimivilla yksiköillä.

Koska huoltotyöt sujuivat hyvin, lennon aikana ennätettiin myös tehdä monia toissijaisia huoltotoimia, joilla teleskoopin arveltiin selviävän pitkään ilman avaruuden remonttireiskojen uutta käyntiä. 

 

Huoltolento 3A - joulukuu 1999

Sukkula Discoveryn tekemä lento STS-103 oli hätäkäynti: teleskoopin asennonsäädöstä huolehtineet gyroskoopit olivat kuluneet käytössä ja alkaneet rikkoutua yksi kerrallaan. NASA päätti siten aikaistaa kolmatta huoltolentoa ja jakaa sen aikana tehtäviksi aiotut tehtävät kahteen osaan, minkä vuoksi huoltolento kolmosia on kaksi kappaletta, A ja B.

Lennosta tuli lopulta odottamattoman tarpeellinen, koska viimeinen Hubblen tuolloin toiminnassa olleista gyroskoopeista hyytyi marraskuussa 1999. Gyroskoopit, eli yksinkertaisesti vauhtipyörät, pitävät huolta teleskoopin asennonsäädöstä ja suuntauksesta, joten viimeisen gyron sanottua sopimuksensa irti ei Hubblella ei voitu tehdä havaintoja ja se asetettiin horrokseen odottamaan sukkulamiehistöä uusine gyroskooppeineen.

Kaikki kuusi gyroskooppia korvattiin uusilla ja paremmilla. Lisäksi Hubble sai uudet ja paremmat päätietokoneet sekä muistiyksiköt, tietoliikennelaitteet sekä uusia sensoreita, akkujen säätöelektroniikkaa ja eristeitä pintaansa.

 

Huoltolento 3B - maaliskuu 2002

Koska edellisellä lennolla piti keskittyä Hubblen toimintakuntoisuuden varmistamiseen, jäi uusien havaintolaitteiden asentaminen nyt alkavan lennon tehtäväksi. Lisäksi Columbia-sukkulan tekemän STS-109 -lennon seitsemän astronauttia vaihtavat Hubblen aurinkopaneelit uusiin, pienempiin, mutta tehokkaampiin, ja rakenteeltaan jäykkiin, jolloin teleskoopin ulkonäkö muuttui hieman ja vanhojen aurinkopaneelien lämpötilan muuttumisesta johtuneesta pienestä värähtelystä päästään eroon.

Huoltojoukot vaihtavat myös virranjakoyksikön ja gyroskoopit sekä tekevät useita pieniä korjauksia.

Tähtitieteellisesti kiinnostavinta huoltolennolla oli uuden instrumentin asentaminen Hubbleen. Sen tärkeimpänä havaintolaitteena oli siihen saakka ollut WFPC2 (Wide Field and Planetary Camera 2), mutta nyt sen roolin peri ACS (Advanced Camera for Surveys). Uuden laitteen kuvakenttä oli kaksi kertaa edeltäjään laajempi ja se oli kolmesta neljään kertaa nopeampi. Kamera oli myös tarkempi, joten NASAn mukaan se oli kaikkine etuineen noin kymmenen kertaa tehokkaampi havaintolaite kuin WFPC2.

Vanha kamera jäi kuitenkin paikalleen ja jatkoi vielä työtään, sillä puhelinkopin kokoinen ACS asennettiin Hubblen instrumenttiruumaan Faint Object Cameran tilalle. 

Edelleen käytössä olevassa ACS:ssä on kolme erillistä kanavaa, joiden herkkyydet ulottuvat ultraviolettivalosta infrapunaiseen (115-1050 nm). 

Sen laajakulmakanava on tarkoitettu nimensä mukaisesti laajojen alueiden kuvaamiseen ja sopii siten esimerkiksi galaksien levittäytymisen tutkimiseen. Kuvakentän koko on 200 x 204 kaarisekuntia, jota se havaitsee kooltaan 4096 x 4096 pikseliä olevalla nelikennoisella CCD-kameralla. Kanava on herkimmillään punaisen valon kohdalla, jotta se voisi havaita parhaiten juuri vanhoja ja kaukaisia kohteita.

Korkearesoluutiokanava kuvaa yksityiskohtia. Sen kennon koko on 1024 x 1024 pikseliä, mutta kuvan koko vain 26 x 29 kaarisekuntia. Kanava kykenee havaitsemaan valon polarisaatiota. Siinä on lisäksi koronagrafi, jonka avulla lähellä olevat kirkkaammat kohteen voidaan peittää, jolloin ne eivät häiritse valollaan kuvausta. 

Auringolle sokea kanava on räätälöity kaasujen ja molekyylien etsimiseen. Sen nimi tulee siitä, että kamera on sokea Auringon tyypillisesti lähettämän valon taajuuksille ja näkee lähinnä ultraviolettivalon alueella. Niinpä kamera kykenee tekemään kiinnostavia havaintoja paitsi kuumista tähdistä ja kvasaareista, niin myös oman aurinkokuntamme planeettojen säätilasta sekä revontulista. Kameran kuvakentän koko on 35 x 31 kaarisekuntia ja kenno jakaa kuvan 1024 x 1024 pikseliin.

Toinen havaintolaitteisiin liittyvä uudistus on NICMOS-instrumentille asennettu mekaaninen jäähdytyslaite; NICMOSin kameran pitää olla hyvin kylmä, noin 272 pakkasasteeseen jäähdytettynä, jotta se toimii hyvin. Siksi laite oli pakattu termospullon kaltaiseen nestemäisellä typellä täytettyyn säiliöön, jonka typenkulutus oli kuitenkin arvioitua suurempi. Laitteen käyttöikä muodostui siten paljon laskettua lyhyemmäksi ja se on ollut käyttämättömänä vuodesta 1999, jolloin sen jäähdytystyppi loppui.

Astronautit asensivat NICMOSiin mekaanisen jäähdytyslaitteiston, joka ei tarvitse nestetyppeä viilentämiseen. Pakastimen tapaan toimivassa laitteessa käytetään jäähdytysaineena laajentumatonta neonkaasua ja sitä pumpataan pienellä turbiinilla. Koska normaali turbiini värisee ja häiritsisi siten Hubblen tarkkoja havaintoja, on NICMOSin jäähdyttimessä huimaa 400 000 kierroksen minuuttivauhtia pyörivä miniatuuriturbiini. Laittoisto kykenee jäähdyttämään kameran -203 asteen lämpötilaan ainakin viiden vuoden ajan.

NICMOS on edelleen käytössä – kiitos tämän huoltolennon.

Huoltolento 4 - toukokuu 2009

Avaruussukkula Columbian vuonna 2003 tapahtuneen onnettomuuden jälkeen Hubblen huoltolennot peruttiin turvallisuussyiden perusteella ja oli vaarana, että avaruusteleskooppi rappeutuu ja pahimmassa tapauksessa putoaa hallitsemattomasti Maahan. Kun sukkulat saatiin jälleen lentämään ja NASA katsoi viimeisen Hubblen huoltolennon olevan myös turvallisesti toteutettavissa, otettiin lento uudelleen ohjelmaan.

Sukkula Atlantis oli valmiina STS-125 -lennolleen jo syyskuun 2008 lopussa, kun aikomuksena ole tehdä lento saman vuoden lokakuussa. Ennen laukaisua kuitenkin Hubblen instrumenttien keräämää tietoa varastoiva sekä Maahan lähettävä osa rikkoontui. Niinpä lentoa päätettiin lykätä siihen saakka, kun Maassa oleva – toimettomana pitkään maannut – osa saatiin huollettua ja tarkistettua.

Koska sukkulalentoja tehtiin tuolloin avaruusaseman ehdoilla, viivästyi Hubble-lento kuukausikaupalla, seuraavan vuoden toukokuulle.

Tuon viimeisen huoltolennon aikana astronautit asensivat viiden avaruuskävelyn aikana Hubbleen kaksi uutta havaintolaitetta ja huoltavat sekä vaihtavat uusiin akkuja, asennonsäätögyroskooppeja, ohjaussensoreita, lämpösuojia ja muita ajan raiskaamia osia.

Uusia laitteita olivat COS-spektrografi, eli Cosmic Origins Spectrograph, ja kolmas versio laajakulmakamerasta. Nyt sen nimi oli yksinkertaisesti WFC3. Sen lisäksi kaksi rikkoontunutta havaintolaitetta. Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) ja Advanced Camera for Surveys (ACS), korjattiin ja ne ovat edelleen toiminnassa.

Hubblen huippuhavainnot

Markus Hotakainen

25 vuoden aikana Hubble-avaruusteleskoopilla on tehty tukuittain löytöjä, mutta jotkut niistä ovat olleet käänteentekeviä, jopa mullistavia. Tässä on lista viidestä huippuhavainnosta.

1. Protoplanetaariset kiekot  Hubble löysi Orionin kaasusumusta pieniä, tummia pilvekkeitä, joille annettiin nimeksi "protoplanetary disk" eli proplyd. Ne osoittautuivat syntymässä olevia tähtiä ympäröiviksi ainekiekoiksi, joissa on muodostumassa myös planeettoja. Kiekkojen löytyminen muutti käsityksiä planeettajärjestelmien yleisyydestä ja sittemmin eksoplaneettoja on löytynyt muilla havaintolaitteilla yhä kiihtyvään tahtiin.

2. Linnunradan ja Andromedan galaksin törmäys  Vertailemalla vuosien väliajoin Hubblella otettuja kuvia Andromedan galaksin tähdistä tutkijat pystyivät määrittämään tarkasti niiden liikkeen kauempana olevien kvasaarien suhteen. Kävi ilmi, että kotigalaksimme ja Andromeda ovat lähestymässä toisiaan ja kolaroivat ennen pitkää näyttävästi. Huoleen ei ole syytä, sillä törmäys ajoittuu miljardien vuosien päähän.

3. Nuori universumi  Hubblen sijainti Maata kiertävällä radalla mahdollistaa pitkät valotusajat. Vuosien varrella otettujen, kymmeniä tunteja valotettujen "Deep Field" -kuvien perusteella on pystytty tutkimaan hyvin varhaista maailmankaikkeutta, aikaa, jolloin ensimmäiset galaksit olivat juuri muodostuneet. Universumi oli silloin hyvin toisenlainen paikka: se oli paljon tiheämpi ja tähtiä syntyi noin 30 kertaa tiuhempaan tahtiin kuin nykyisin.

4. Maailmankaikkeuden mittakaava  Tekemällä Hubblella havaintoja eri etäisyyksillä sijaitsevien galaksien liikkeistä tähtitieteilijät ovat pystyneet määrittämään tarkasti maailmankaikkeuden nykyisen laajenemisvauhdin eli Hubblen vakion arvon. Siitä puolestaan voidaan laskea universumin ikä, joka Hubblen havaintojen perusteella on 13,7 miljardia vuotta.

5. Ganymedeen meri  Hubblen tuoreisiin löytöihin kuuluu Jupiterin ja koko Aurinkokunnan suurimman kuun Ganymedeen pinnan alla piileskelevän meren olemassaolon varmistaminen. Merta uumoiltiin jo aiemmin, mutta Hubblella onnistuttiin tekemään havaintoja ultraviolettialueella näkyvistä revontulista, joita esiintyy Ganymedeen lähistöllä. Revontulet kertovat magneettikentän ominaisuuksista ja ne puolestaan riippuvat kuun sisäosien rakenteesta. Joka siis on vetinen.

Kuva: NASA/ESA/G. Bacon (STScI)

25 kosmista kynttilää

Markus Hotakainen

Kiertoradalla ei kakkuja niin vain leivota, mutta nyt siihen olisi hyvä syy: Hubble-avaruusteleskooppi täyttää 25 vuotta.

Jos tarkkoja ollaan, 24. huhtikuuta tulee kuluneeksi neljännesvuosisata siitä, kun avaruussukkula Discovery vei teleskoopin Maata kiertävälle radalle. Ehdotus avaruuteen sijoitettavasta kaukoputken rakentamisesta on peräisin jo 1940-luvulta, siis ajalta ennen ensimmäistäkään satelliittia.

Kun Hubblea 1970-luvun lopulla alettiin rakentaa, tähtäimessä oli sen saaminen havaintopaikalleen vuonna 1983. Hanke kuitenkin viivästyi seitsemällä vuodella; yksi syy myöhästymiseen oli Challenger-sukkulan räjähtäminen pian lähdön jälkeen tammikuussa 1986.

Se ei ollut kuitenkaan ainut este Hubblen pitkällä tiellä, joka oli mutkainen, ja täynnä kiviä ja kuoppia. Alkuperäinen suunnitelma oli kunnianhimoinen: avaruusteleskoopissa piti olla kolmen metrin läpimittainen peili ja siihen oli tarkoitus rakentaa paineistettu osa huoltotöiden helpottamiseksi.

Budjettileikkausten vuoksi ja rakenteen yksinkertaistamiseksi paineistetusta osasta luovuttiin ja peilin läpimittaa pienennettiin 2,4 metriin. Kun alkujaan lähtöhetkeksi suunniteltu vuosi 1983 koitti, projekti oli pahasti kesken, mutta "Suuri avaruusteleskooppi" sai uudeksi nimekseen Hubble 1900-luvun alussa maailmankaikkeuden laajenemisen huomanneen Edwin Hubblen mukaan.

Epäilemättä Hubble on avaruusteleskoopin nimenä ja myös henkilönä tunnetumpi kuin NASAn entinen johtaja James Webb, jonka mukaan on nimetty rakenteilla oleva Hubblen seuraaja.

Tuolloin hankkeeseen lähti mukaan myös Euroopan avaruusjärjestö ESA, jolla on yhteistyösopimuksen mukaan käytössään 15 prosenttia teleskoopin havaintoajasta.

 

 

Likinäköinen teleskooppi

Huhtikuussa 1990 Hubble saatiin vihdoin kiertoradalle, mutta ilo jäi lyhytaikaiseksi. Ensimmäiset kuvat osoittivat, että teleskoopissa on jotain pahasti vialla. Tähdet eivät olleet pistemäisiä ja yleisvaikutelma avaruuden kohteista napatuissa otoksissa oli suttuinen.

Lopulta jäljet johtivat sylttytehtaalle eli 2,4-metriseen pääpeiliin: se oli hiottu väärin. Peili oli kovera, kuten peilikaukoputkessa kuuluu ollakin, mutta ei riittävän kovera. Peilin reunaosat poikkesivat suunnitellusta muodosta vähän yli kaksi millimetrin tuhannesosaa.

Pari mikrometriä ei kuulosta kummoiselta hiontavirheeltä, mutta käytännössä  se teki Hubblesta likinäköisen. Peilin laidoilta heijastuneet valonsäteet eivät keskittyneet samaan polttopisteeseen kuin keskiosista tulevat säteet.

Moka oli sitäkin nolompi, kun projekti oli tullut maksamaan yli kaksi miljardia dollaria ja virheen – viralliselta nimitykseltään palloaberraation – pystyy välttämään kuka tahansa kaukoputkia rakentava tähtiharrastaja, joka tekee riittävän tarkkaa työtä.

Onneksi Hubble oli suunniteltu siten, että sitä pystyttiin huoltamaan avaruussukkulalennoilla. Pääpeilin taakse sijoitetuista viidestä instrumentista yksi uhrattiin korjausoptiikalle, joka mahdutettiin suunnilleen puhelinkopin kokoiseen metallilaatikkoon.

Ensimmäinen huoltolento päästiin tekemään kuitenkin vasta vuonna 1993. Kun korjausoptiikka saatiin vihdoin paikalleen, mediassa uutisoitiin vitsikkäästi, että "Hubble sai piilolinssit". Jos taas ollaan tarkkoja, optiset korjauselementit olivat peilejä.

Syykin oli selvä: Hubble toimii näkyvän valon lisäksi ultravioletti- ja infrapuna-alueilla. Jos korjausoptiikka olisi rakennettu linsseistä, ultraviolettialue olisi menetetty, koska uv-säteily imeytyy tavalliseen lasiin. Linssien valmistaminen uv-säteilyn läpäisevästä erikoislasista olisi tehnyt "piilolinsseistä" vielä kalliimmat.

 

Katse kaikkeuteen… päin!

Sen jälkeen Hubblella onkin tehty löytö toisensa perään, ja niiden lisäksi perustavaa laatua olevia havaintoja entuudestaan tutuista, mutta huonosti tunnetuista maailmankaikkeuden kohteista ja ilmiöistä.

Kameroilla ja spektrografeilla – joita on vaihdettu uudempiin kaikkiaan viidellä huoltolennolla – on tutkittu niin Aurinkokunnan kappaleita kuin maailmankaikkeuden kaukaisimpia kohteita.

Planeetoista on voitu tehdä pitkäaikaisia havaintoja, jotka ovat täydentäneet luotainten lähettämiä tietoja. Helminauhakomeetan Shoemaker-Levy 9 törmäystä Jupiteriin ja syntyneiden "tuhkalaikkujen" kehitystä seurattiin Hubblella suorana lähetyksenä.

Plutolta on löytynyt neljä uutta kuuta ja sekä asteroidi Vestasta että kääpiöplaneetta Cereksestä on Hubblella saatu kuvia, jotka päihitti tarkkuudessa vasta paikan päälle päässyt Dawn-luotain.

Omassa Linnunradassamme Hubble on tuonut selvyyttä tähtien ja planeettajärjestelmien synty- ja kehitysprosessiin kurkistamalla infrapuna-alueella tähtienvälisten pilvien sisuksiin, tarkkailemalla kaasun liikkeitä vastasyntyneiden tähtien puhaltamassa hiukkastuulessa ja voimakkaassa säteilyssä sekä välittämällä huipputarkkoja kuvia tähtien jäänteistä, planetaarisista sumuista ja supernovajäännöksistä. Onpa Hubblella kuvattu muita tähtiä kiertäviä eksoplaneettojakin.

Naapurigalaksien tutkimus on paljastanut Linnunradan ja Andromedan galaksin lähestyvän  toisiaan sellaisella vauhdilla, että ne törmäävät muutaman miljardin vuoden kuluttua. Kaukaisemmista ja myös kaikkein kaukaisimmista galakseista tehdyt havainnot ovat puolestaan määrittäneet maailmankaikkeuden iäksi 13,7 miljardia vuotta.

Samalla universumin laajeneminen osoittautui kiihtyväksi, mikä johti pimeän energian löytymiseen – joskin sen luonne on edelleen täysin hämärän peitossa. Myöskään pimeän aineen arvoitus ei ole selvinnyt, mutta Hubblen avulla on saatu paljon lisää tietoa sen jakaumasta niin galakseissa kuin galaksijoukoissakin.

Siinä missä kunnon keittiössä tarvitaan tehokasta monitoimikonetta, sama pätee mitä suurimmassa määrin myös tähtitieteeseen. Hubble on täyttänyt tehtävänsä kosmisena yleiskoneena jo neljännesvuosisadan ajan.

Miksi asteroidi hajosi yllättäen?

Hubble-avaruusteleskoopin ottamat kuvat hajonneesta asteroidista
Hubble-avaruusteleskoopin ottamat kuvat hajonneesta asteroidista
Jari Mäkinen

Aina silloin tällöin käy niin, että löyhästi koossa olevat komeetat hajoavat ohittaessaan Auringon hyvin läheltä, aivan kuten viime joulukuussa komeaksi komeetaksi taivaalle toivotulle ISON-komeetalle kävi. Auringon suuri vetovoima ja kuumennus rikkoivat sen osiin, eikä siitä saatu vuosisadan komeettaa.

Mutta koskaan aikaisemmin ei ole havaittu kaukana Auringosta olevan asteroidin menevän palasiksi samaan tapaan kuin nyt on nähty. Asteroidivyöhykkeellä oleva P/2013 R3 on rikkoontunut täysin vain muutaman kuukauden kuluessa.

Taivasta automaattisesti kuvaavat ja sieltä omituisia kohteita etsivät robottiteleskoopit Catalina Sky Survey ja Pan-STARRS havaitsivat tämän asteroidin 15. syyskuuta viime vuonna. Se sai nimen P/2013 R3 ja jo tuolloin se näytti kummalliselta, usvan ympäröimältä kohteelta. Sitä kuvattiin tarkemmin lokakuun ensimmäisenä päivänä Havaijilla Mauna Kea -vuoren huipulla sijaitsevalla suurella Keck-teleskoopilla, ja se paljastui moneksi muodostelmassa radallaan kulkevaksi kappaleeksi, jotka olivat sumumaisen pilven sisällä. Kokonaisuudessaan kappaleet ja pilven tiheä osa olivat kooltaan maapallon luokkaa.

Sen jälkeen tätä jännittävää asteroidia kuvattiin Hubblen avaruusteleskoopilla. Nyt selvisi, että kappaleita oli kaikkiaan kymmenen ja niillä oli kaikilla irti päässeestä pinta-aineesta syntyneet komeettamaiset pyrstöt. Neljä suurinta kappaletta olivat noin 200 metriä halkaisijaltaan, eli ne eivät olleet mitenkään valtavia kappaleita.

Kun niitä seurattiin, selvisi että kappaleet erkaantuivat noin 1,5 kilometrin tuntinopeudella. Samalla kun kappaleet liikkuivat poispäin toisistaan, uusia pienempiä osia ilmestyi näkyviin. Niillä kaikilla oli omat hennot sumuvaippansa.

Miksi se hajosi?

Asteroidia tarkkailleet tähtitieteilijät pohtivat erilaisia syitä hajoamiseen. Ensimmäinen ajatus on luonnollisesti törmäys toisen asteroidin kanssa, mutta se on tässä tapauksessa hyvin epätodennäköinen, koska silloin koko tapahtumaketju olisi nopeampi ja törmäyksessä ympäriinsä singonneet kappaleet liikkuisivat eri tavalla.

On myös epätodennäköistä, että pikkuplaneetta hajoasi Auringon aiheuttaman kuumennuksen ja sen sisällä olevien höyrystyvien aineiden pakenemisen vuoksi. P/2013 R3 on ollut todennäköisesti hyvin pitkään kaukana Auringosta, noin 480 miljoonan kilometrin päässä siitä, minkä vuoksi se on itse asiassa varsin kylmä kappale.

Sen sijaan Auringon valo voi saada asteroidin vähitellen pyörimään hyvin hitaasti kiihtyvällä nopeudella. Niin sanottu YORP-efekti (keksijöidensä Jarkovskin (englanniksi Yarkovsky), O'Keefen, Radzievskin ja Paddackin mukaan) saa epäsäännöllisen muotoisessa kohteessa aikaan pienen epätasapainon sen pintaan osuvan ja siitä ulospäin säteilevän energian määrässä, jolloin tämä eri voimalla eri puolilla tapahtuva säteily saa kappaleen pyörimään vähän kuin hyvin heikkotehoinen tiettyyn suuntaan puhaltava rakettimoottori.

Vaikka pyörimisnopeus kasvaa erittäin hitaasti, se saavuttaa jossain vaiheessa tason, jolloin kappale rikkoutuu keskihakuisvoiman (siis niin sanotun keskipakovoiman) vuoksi. Jos kappale on sisältään vielä halkeillut tai jo valmiiksi aikanaan muodostunut monista kappaleista löyhästi yhteen liittymällä, tapahtuu rikkoutuminen varsin hitaan pyörimisen voimasta.

Todennäköisesti P/2013 R3 on ollut tällainen heikosti kasassa pysynyt asteroidi. Joko se on syntynyt sellaisena tai siihen on törmäillyt ajan kuluessa toisia kappaleita ja se on lopulta ollut vain kasa kiviä. Jäänteiden massaksi arvioidaan noin 200 000 tonnia ja ne tulevat leviämää ajan myötä avaruuteen meteoroideiksi.

Eräs tutkijoista, Jessica Agarwal Max Planck -instituutin aurinkokuntatutkimuksen osastolta kertoo, että vastaavanlaisia asteroideja on nyttemmin löytynyt lisää. "Esimerkiksi P/2013 P5 on aktiivinen asteroidi, jolla on kuusi pyrstöä. Nähtävästi Aurinko pystyy rikkomaan näitä aurinkokunnan pienkappaleita myös pelkästään valollaan."

Asteroidin hajoamisesta kertova tutkimus Disintegrating Asteroid P/2013 R3 julkaistiin tänään 6. maaliskuuta Astrophysical Journal Letters -julkaisussa.

J-10 / Kymppikuva galaksiparista

Markus Hotakainen

Lokakuussa 2008 Hubble-avaruusteleskooppi otti tähtäimeensä galaksiparin Arp 147 ja sai tulokseksi todellisen kymppikuvan. Vasemmanpuoleinen galaksi eli "ykkönen" on suhteellisen eheä, vaikka iso osa tähdistä on sijoittunut sen laitamilla olevaan valoisaan renkaaseen. Galaksi näyttää pitkulaiselta, koska katselemme sitä melkein tason suunnasta. Oikeanpuoleinen galaksi eli "nolla" sen sijaan on pahasti riekaleina. 

Sininen rengas on muodostunut nuorista tähdistä, jotka ovat tiivistyneet galaksien keskinäisen kolarin seurauksena. Kun "ykkönen" sukelsi "kakkosen" läpi, jälkimmäiseen syntyi ulospäin laajeneva paineaalto – samaan tapaan kuin veteen heitetty kivi saa aikaan joka suuntaan leviävän aallon. Galaktisen paineaallon kohdatessa tähtienvälisen aineen, joka puolestaan vetäytyi sisäänpäin törmäävien galaksien vetovoiman vaikutuksesta, muodostui tihentymiä, joissa alkoi syntyä tiuhaan tahtiin uusia tähtiä. Sinisessä renkaassa oleva punainen alue on mahdollisesti osuman saaneen galaksin alkuperäinen ydin, vanhoista punaisista tähdistä koostunut keskuspullistuma. 

Kuva: ESA / NASA

Tilaa aihepiirin Hubble-avaruusteleskooppi RSS-syöte