Tutkija ei usko ennen kuin näkee. Oman aurinkokuntamme ulkopuolisista planeetoista eli eksoplaneetoista on ollut epäsuoria havaintoja, mutta pari kuukautta sitten niistä saatiin tiukka ote. Tähtitieteilijät näkivät eksoplaneetan heittämän varjon ja pystyivät siitä laskemaan planeetan massan, koon ja tiheyden. Tämä planeetta on jättiläiskaasupallo.


Sisältö jatkuu mainoksen alla

TEKSTI:Leena Tähtinen

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Tutkija ei usko ennen kuin näkee. Oman aurinkokuntamme ulkopuolisista
planeetoista eli eksoplaneetoista on ollut epäsuoria havaintoja, mutta pari
kuukautta sitten niistä saatiin tiukka ote. Tähtitieteilijät näkivät eksoplaneetan
heittämän varjon ja pystyivät siitä laskemaan planeetan massan, koon ja tiheyden.
Tämä planeetta on jättiläiskaasupallo.

Julkaistu Tiede-lehdessä

1/2000






Mistä nimi eksoille?

  Nimeämistä pohdittaessa on muis-tettava, ettei tähden lähin planeetta vält-tämättä löydy ensiksi. Ehkä nimeen siksi olisi sisällytettävä jokin fysikaalinen suure, kuten kiertoaika. Miten olisi 51 Peg 4,5 (vrk)?

Tietysti voitaisiin myös käyttää selvää nimeä. Miltä kuulostaisi esimerkiksi 51 Peg Gates tai 51 Peg Häkkinen? Virallista kantaa nimeämiseen tähtitieteilijöillä ei vielä ole.


Kopernikus ei ollut oikeassa julistaessaan planeettojen kiertävän Aurinkoa, vaikka tilanne kieltämättä siltä näyttää. Tarkasti ottaen planeetta ja tähti näet kiertävät yhteistä painopistettään. Käytännössä tämä piste on hyvin lähellä massiivisemman osapuolen, tähden, keskipistettä.

Joka tapauksessa tähti huojahtelee edestakaisin kiertäessään painopistettä: sitä enemmän, mitä massiivisempi planeetta sillä on. Liike näkyy tähden lähettämässä valossa spektriviivojen siirtymänä. Kaikki viime marraskuuhun mennessä havaitut eksoplaneetat tunnettiin ainoastaan tämän liikkeen perusteella. Ehkä niitä olisikin tullut nimittää varovaisesti eksoplaneettaehdokkaiksi.

Tähden liikkeestä paljastuu planeettaehdokkaan kiertoaika ja minimimassa. Kiertoajasta voidaan laskea, kuinka kaukana tähdestään planeettaehdokas on. Siitä taas saadaan arvio sen lämpötilalle. Kuumaa on riittänyt.

Vaikka tähden huojahtelun suuruus riippuu kiertolaisen massasta, saadaan mittauksista vain massan alaraja. Todellisten kilojen laskemiseksi olisi näet tiedettävä, missä kulmassa häiritsijän rata näkyy tänne.

Näin löydetty planeettaehdokas saattaa siis olla luultua massiivisempi - ei välttämättä planeetta vaan esimerkiksi kaksoistähden pienempi osapuoli. Myöskään kiertolaisen tiheyttä ei pystytä arvioimaan ilman tietoa sen massasta ja koosta. Tiheys taas kiinnostaa siksi, että siitä voi päätellä, koostuuko löytö kaasusta vai kivestä.

Nyt nämä suureet tiedetään ensimmäistä kertaa yhdestä eksoplaneetasta, sillä amerikkalaiset Geoffrey Marcy, Paul Butler ja Greg Henry näkivät HD 209458 -nimistä tähteä kiertävän planeetan varjon.

Varjo lankesi laskettuun aikaan

Marcy ja Butler laskivat kyseisen Aurinkoa muistuttavan tähden liikkeestä, että sillä on planeetta, jonka ratakierros kestää noin 3,5 päivää. Seuraavaksi he ennustivat, milloin planeetta kulkisi tähtensä editse, jos sen rata sattuisi kulkemaan maapallon ja tähden välistä.

Henry testasi ennustuksen seuraamalla kaukoputkella 150 valovuoden päässä olevan HD 209458 -tähden kirkkautta. Täsmälleen laskettuun aikaan tähti himmeni, kun eksoplaneetta langetti varjonsa sen pintaan.

Havainnosta laskettiin eksoplaneetan massa - nythän ratataso tunnetaan - koko ja tiheys. Planeetan massa on 63 prosenttia Jupiterin massasta (eli noin 200 Maan massaa). Sen säde, joka lasketaan tähden himmenemiseen kuluvasta ajasta, on 60 prosenttia suurempi kuin Jupiterin (eli noin 20 Maan sädettä). Näin ollen planeetan tiheys on vain 0,2 grammaa kuutiosenttiä kohti. Selvä kaasuplaneetta siis.

Nyt ei enää epäillä

- Se, että tähden himmeneminen tapahtui juuri ennustettuun aikaan, todistaa tämän eksoplaneetan olemassaolon, sanoo Greg Henry Kalifornian yliopiston tiedotteessa. Sama ryhmä oli aikaisemmin seurannut turhaan jo 18:aa tähteä.

  eksoplaneetasta heijastuneen valon! Andrew Collier Cameron kumppaneineen kirjoittaa Naturessa, että Tau Bootis -nimisen tähden spektrissä on havaittavissa jättiläisplaneetan aiheuttaman liikkeen lisäksi planeetasta heijastunutta tähden valoa. Planeetta nimettiin heti Millenniumiksi.

Tästäkin havainnosta saadaan planeetan radan kulma meihin nähden, joten planeetan kahdeksan kertaa Jupiteria suurempi massa selvisi. Sen sijaan planeetan koko ja siten myös tiheys jäävät arvailujen varaan. Heijastuneen valon luonteesta tutkijat kuitenkin päättelevät, että kyse on kaasuplaneetasta.

Nämä uudenlaiset havainnot ovat tehneet eksoplaneetoista konkreettisia taivaankappaleita noin kymmenen vuotta odotettua aikaisemmin. Parinkymmenen vuoden kuluttua valmistuvilla teleskooppijärjestelmillä pitäisi saada kuviakin vieraista planeetoista, mutta ehkä kuvatkin tulevat etuajassa.

• Ensimmäinen löytyi viisi vuotta sitten

Vallitsevan teorian mukaan planeetat muodostuvat syntyvän tähden sivutuotteina. Tästä seuraa, että planeettakuntien pitäisi olla tavallisia (ks. Tiede 2000 3/98, s. 34-39).

Vuosia kestäneistä etsinnöistä huolimatta aurinkokunnan ulkopuolisia planeettoja ei löytynyt. Siksi tutkijat alkoivat uumoilla planeettakuntien syntymallin olevan peruskorjauksen tarpeessa.

Vuoden 1995 syksyllä teoria kuitenkin pelastui. Sveitsiläiset Michael Mayor ja Didier Queloz yllättivät ilmoittamalla löytäneensä 51 Pegasus -tähteä kiertävän planeetan. Planeetan paljasti pieni huojunta tähden spektrissä.

Pään auettua eksoplaneettoja löytyi lisää. Vuosituhannen taitteessa oli havaittu jo yli 20. Yksi vieras planeettakuntakin oli jäänyt haaviin (ks. Tiede 2000 4/99, s. 16): Andromedan ypsilon -tähteä näytti kiertävän kolme planeettaa. Onpa planeetta löytynyt kaksoistähdenkin ympäriltä.

  vahvistamattomia havaintoja on myös pienistä, Maan kokoluokkaa olevista planeetoista (ks. Tiede 2000 2/99, s. 11).

• Missä jättiplaneetat syntyvät?

Pelkkä eksoplaneettojen olemassaolo pelasti planeettakuntien syntymallin, mutta ongelmiakin on ilmennyt. Esimerkiksi suurten kaasuplaneettojen on oletettu muodostuvan kaukana keskustähdestä. Miten selittää hyvin läheltä tähteään löytyneet jättiläismäiset kiertolaiset?

Nyt ajatellaan, että tähtensä liepeillä kiertävä jättiläinen muodostuu kauempana ja liukuu myöhemmin paikalleen. Tähän kuvaan sopii myös uuden tuttavuuden, HD 209458 -tähden planeetan laajentunut olemus. Uusi kuuma kotiseutu lähellä keskustähteä antaa lisäpotkua kaasuatomeille, ja kun ne pakenevat kauemmas tähden vetovoimasta, planeetan säde kasvaa.

• 2010 jo kymmeniätuhansia

Nasa on juuri kelpuuttanut ohjelmaansa Fame-avaruusteleskoopin (The Full-sky Astrometric Mapping Explorer), joka mittaa noin 40 miljoonan tähden paikan, etäisyyden ja nopeuden. Samalla paljastuvat kaikkien tuhatta valovuotta lähempänä olevien tähtien suuret planeetat. Kaukoputki lähetetään avaruuteen 2004, ja tuloksia luvataan viitisen vuotta myöhemmin. Kymmenen vuoden päästä tunnemme siis todennäköisesti kymmeniätuhansia uusia planeettoja.

Maan kaltaisten pienten planeettojen etsimiseen suunniteltu Terrestial Planet Finder laukaistaan avaruuteen noin 15 vuoden kuluttua.

• Suomessa tutkitaan aurinkokuntaa

Tieto omasta aurinkokunnastamme auttaa ymmärtämään myös eksoplaneettoja. Helsingin yliopistossa tutkitaan, miten valo siroaa ja heijastuu mm. kuista ja asteroideista. Ilmatieteen laitoksessa selvitetään planeettojen ilmastoa ja kaasukehien rakennetta, Oulun yliopistossa Venuksen, Kuun ja Marsin nykyoloja. Turun yliopistossa lasketaan planeettojen ratojen perusteella planeettakunnan muodostumissääntöjä. Jos aurinkokunnassa olisi muodostunut useampia Jupiterin kokoisia jättiläisiä, niiden kaoottinen liike olisi todennäköisesti viskonut pienet planeetat taivaan tuuliin. Ovatko Maan kokoiset kiertolaiset siis harvinaisia?

Leena Tähtinen on tähtitieteen dosentti, vapaa tiedetoimittaja ja Tiede 2000 -lehden vakituinen avustaja. Tällä palstalla hän taustoittaa tähtitieteen uutistapahtumia.

Sisältö jatkuu mainoksen alla