Vain vähän aikaa sitten Maa ja muut Auringon kiertolaiset olivat kotigalaksimme ainoat planeetat. Nyt tutkijat sanovat, että planeettoja on 50 miljardia ja jos oikein onnistaa, Maalla on 50 miljoonaa sisarta.

Teksti: Tuula Kinnarinen

Vain vähän aikaa sitten Maa ja muut Auringon kiertolaiset olivat kotigalaksimme ainoat planeetat. Nyt tutkijat sanovat, että planeettoja on 50 miljardia ja jos oikein onnistaa, Maalla on 50 miljoonaa sisarta.

Julkaistu Tiede-lehdessä 3/2012

Ovatko tähtitieteilijät tulleet hulluiksi? Eivät suinkaan. Heillä on selitys tähtitieteellisiin lukemiinsa. Näin se menee.

Kosmisen konsensuksen mukaan Linnunradassa on 100 miljardia tähteä. Vähintään joka toisella niistä on planeetta. Se tekee 50 miljardia. Tästä joukosta ainakin 10 prosenttia on Maan kokoisia, siis viisi miljardia. Näistä puolestaan 10 prosenttia eli 500 miljoonaa sijaitsee elämän vyöhykkeellä, niin otollisen matkan päässä tähdestään, että olot pysyvät lämpöisinä ja vesi juoksevana. Jos näistä kiertolaisista 10 prosenttia on kiveä, Maalla on 50 miljoonaa sisarta.

Ja tämä on minimi, sillä monilla tähdillä on useita planeettoja. Ja tämä on vasta oma galaksimme. Nykyarvion mukaan galakseja on universumissa 100 miljardia ja niissä tähtiä miljoona triljoonaa. Jos laskelma pätee koko kosmokseen, planeettoja on uskomattoman paljon. Mietitkö, miksi tutkijat uskovat, että kymmenen prosentin kaava pätee planeettojen määrän arviointiin? Vastaus tulee taivaalta. Tutkijat perustavat käsityksensä Kepler-kaukoputken havaintoihin.

Taivaalla jo kolme vuotta

Kepler on Yhdysvaltain avaruushallinnon Nasan avaruuskaukoputki, jonka nimenomaisena tehtävänä on aurinkokuntamme ulkopuolisten planeettojen etsintä.

Kepler työskentelee noin 70 000 kilometrin päässä Maasta. Työmaa on kaukana, mutta sinäkin voit nähdä sen, kun nyt vielä riittää pimeitä iltoja, Katso Vegaa, Lyyran tähdistön kirkasta tähteä. Sen naapurustoa Kepler tuijottaa seitsemän päivää viikossa ja 24 tuntia vuorokaudessa planeettoja etsien – tai itse asiassa etsien vihiä niistä, sillä Kepler ei näe planeettoja suoraan vaan tunnistaa niitä seuraamalla vaihtelua, jonka ne aiheuttavat tähtensä kirkkauteen kulkiessaan sen editse.

Keplerin tutkimusmaasto on vain piskuinen kaistale kaikkeutta, neljässadasosa tähtitaivaasta, mutta alueelle mahtuu neljä miljoonaa tähteä. Niistä Kepler tarkkailee 156 000:ta, jotka valittiin kohteiksi siksi, että niitä pidettiin oman tähtemme Auringon kaltaisina.

Kepler on nyt tehnyt tutkimustaan kolme vuotta, ja saalis on melkoinen. Planeettakandidaatteja on koossa yli 2 300. Se on paljon työmaan kokoon nähden. Jos Kepler tuijottaisi isompaa aluetta, haavissa olisi jo 40 000, mene tiedä 400 000 planeettaehdokasta, tutkijat laskevat.

Vanha idea lunasti lupaukset

Eksosaalis ei hämmästytä Kepler-hankkeen puuhamiehiä, ja yhden miehen suun tulos saa suorastaan messingille. Hän on hankkeen johtaja William Borucki, joka taisteli Keplerin taivaalle.

Borucki ehdotti jo 1984, että aurinkokunnan ulkopuolisia planeettoja kannattaisi metsästää avaruusteleskoopilla, joka mittaa tähtien kirkkauden vaihtelua. Vielä tuolloin Nasan mielestä oli hulluutta yrittää rakentaa niin herkkä kaukoputki, että se äkkäisi planeetan sen ohittaessa tähtensä. Kun eksoplaneettoja sitten 1990-luvun loppupuolella löytyi maanpäällisillä kaukoputkilla, Nasa kiinnostui ideasta. 2001 Kepler sai starttirahat, ja maaliskuussa 2009, 25 vuotta idean syntymisen jälkeen, Borucki näki planeettakaukoputkensa lähtevän kohti korkeuksia.

Aivan yllätyksittä Keplerin planeettajahti ei kuitenkaan ole edennyt. Itse asiassa kaukoputki on mullistanut kaikki ennakkokäsitykset eksoplaneetoista.

Tutkijat eivät hulluimmissa unelmissaankaan kuvitelleet, miten monenlaisia niitä on. On valtavia kaasujättiläisiä, monin verroin Maata suurempia supermaita ja paljon Maata pienempiä kääpiömaita. On umpimustia kaiken valon nielijöitä, mahdottoman tiheitä rautapalloja ja untuvankevyitä keijukaisia. On planeettoja, jotka kiertävät yhteistä rataa tai kulkevat vastapäivään, ja planeettoja, jotka kylpevät kahden tähden loisteessa.

Tähdet häiritsivät työtä

Keplerin ensisijainen tavoite on löytää Maan kokoisia planeettoja, vieläpä sellaisia, jotka kiertävät tähteään elämän vyöhykkeellä.

Alkuun kaikki havaitut planeetat olivat kuitenkin Jupiterin kokoisia tai paljon sitä suurempia kaasujättiläisiä, ja tutkijat huolestuivat. He epäilivät Keplerin työkuntoa. Siitä ei kuitenkaan löytynyt vikaa, joten jonkin muun tekijän täytyi selittää, miksi pieniä kiviplaneettoja ei osunut kaukoputken näköpiiriin.

Syypäiksi paljastuivat tähdet. Tutkijoiden suureksi hämmästykseksi Auringon kaltaisina pidetyt tähdet eivät olekaan Auringon kaltaisia. Ne ovat rasavillejä, jotka vaihtelevat kirkkauttaan jopa kaksi kertaa enemmän kuin Aurinko. Laskun hurjastelusta maksaa Kepler.

– Epätasainen säteily lisää hälyä ja vääristää valoa niin, että pienet planeetat tahtovat hukkua tähtensä loisteeseen. Pikkuveikot näet himmentävät tähden kirkkautta äärimmäisen vähän, alle 0,01 prosenttia, Borucki selittää.

Levottomissa oloissa näin mitättömän muuntelun havaitseminen on hankalaa jopa Keplerille, vaikka sen kamera on sata kertaa tarkempi kuin yhdenkään aiemman avaruuskaukoputken.

Lopulta pieniä löytyi

Vaikeuksista huolimatta Kepler on viime aikoina löytänyt runsaasti myös pieniä kiviplaneettoja. Suurin osa niistä kuitenkin melkein hipoo tähteään eikä siksi sovi elämälle. Tähden kyljessä planeetan lämpötila nousee satoihin asteisiin.

Ollakseen edes teoriassa Maan kaltainen planeetan pitää kiertää tähteään kuin Maa Aurinkoa, noin 150 miljoonan kilometrin etäisyydellä. Se tarkoittaa niin pitkää rataa, että planeetta osuu Keplerin silmiin vain kerran vuodessa. Kepler ei kuitenkaan noteeraa kiertolaista yhden näyttäytymisen perusteella. Se hyväksyy sen planeettakandidaatiksi vasta kun on havainnut sen kolme kertaa.

Tämän lehden painoon mennessä Kepler on tunnistanut Maan kokoisia elämän vyöhykkeen kandidaatteja kymmenkunta, joskaan yhtään niistä ei voi vielä julistaa Maan kaltaiseksi kiviplaneetaksi. Kaikki havainnot pitää varmistaa maanpäällisillä kaukoputkilla, sillä Kepler-tekniikalla tutkijat voivat päätellä vain planeetan halkaisijan, kiertoradan ja lämpötilan, eivät massaa ja koostumusta, joita tarvitaan Maan kaltaisuuden arviointiin.

Sopiva massa ja sopiva koostumuskaan eivät välttämättä tarkoita elämää. Sen merkkejä voi tunnistaa vain kaasukehästä. Tämä tutkimus taas on alkutekijöissään, sillä kunnon välineitä kaasujen nuuskintaan ei ole. Toden teolla niitä päästään mittaamaan vasta 2018, kun Euroopan avaruusjärjestön Elt, Extremely large telescope, liittyy eksonmetsästäjiin. Kaikkien aikojen suurin ja herkin kaukoputki kykenee haistelemaan happea ja muita elämän molekyylejä.

Pesti päättyy liian pian

Samaan aikaan kun Kepler-tutkijat iloitsevat pienistä elämän vyöhykkeen kiertolaisista, heitä painaa uusi huoli. Kymmenkunta eksomaaehdokasta ei riitä kertomaan, kunka yleisiä elämälle mahdollisesti suotuisat planeetat lopulta ovat. Kunnolliseen tilastoanalyysiin tarvitaan lisää havaintoja. Ennättääkö Kepler kerätä niitä, on juuri nyt epävarmaa.

Borucki ja kumppanit määrittelivät Keplerin työrupeamaksi kolme ja puoli vuotta, joten kaukoputken pesti päättyy ensi marraskuussa. Se on liian pian.

– Laskimme aikataulun väärin. Jos olisimme tienneet, miten epävakaita tähdet ovat ja miten paljon Kepler epävakaudesta kärsii, olisimme suunnitelleet projektin pidemmäksi. Näillä näkymin tarvitsemme ainakin neljä vuotta lisää, Borucki sanoo.

Keplerille työsopimuksen pidennys ei tuota ongelmia. Sen laitteet toimivat ainakin kuusi vuotta, kenties kauemminkin. Pulmana on, että kaukoputken isänniltä loppuvat rahat.

Kepler-hanke maksaa vuodessa noin 20 miljoonaa dollaria. Avaruustutkimuksessa summa ei ole kummoinenkaan, mutta nykyisinä taloudellisesti tiukkoina aikoina senkin saaminen voi olla kiven alla. Kepler-tiimi kuitenkin yrittää. Tammikuussa se haki hankkeelle jatkoaikaa. Miten Nasa pyyntöön suhtautuu, selviää kevään kuluessa.

Tiimi on toiveikas. Sen mielestä olisi tyhmää keskeyttää projekti nyt, kun syliin on minä hetkenä hyvänsä putoamassa jättipotti: ensimmäinen todellinen eksomaa, joka kiertää eksoaurinkoa yhtä vakaasti ja verkkaan kuin Maamme omaa tähteään. Oikea avaruusaika alkaa vasta, kun löytyy toinen Maa.

Eksot 22.2.2012821 varmaa, 2 479 kandidaattia

Nasan Kepler-avaruuskaukoputki ei ole ainoa eksoplaneettojen etsijä. Niitä hakevat myös Esa sekä useat tutkimuslaitokset ja yliopistot eri puolilla maailmaa.

Kepler-löydöt– Varmoja 61– Kandidaatteja 2 326– Elämän vyöhykkeellä 23

Muut löydöt– Varmoja 760– Kandidaatteja 153– Elämän vyöhykkeellä 5

Varmoista eksoplaneetoista valtaosa menee maanpäällisten kaukoputkien tiliin, sillä niillä planeettoja on paikannettu vuodesta 1995. Kepler-tiimi olettaa, että sen kandidaateista noin 90 prosenttia varmistuu planeetoiksi.

Pysyttele ajan tasalla:kepler.nasa.gov/

www.eso.org/public/science/exoplanets.html

obswww.unige.ch/Instruments/harps/Welcome.html

ogle.astrouw.edu.pl/

www.planetary.org/exoplanets/

phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog