Kaukaisia tähtiä kiertävät supermaat kiehtovat elämän etsijöitä, mutta niiden ominaisuuksista tiedetään harmittavan vähän: massan alaraja ja etäisyys emotähdestä. Suomalais-sveitsiläinen tutkijaryhmä keksi äskettäin, miten saa vihiä myös rakenteesta.


mutta niiden ominaisuuksista tiedetään harmittavan vähän:
massan alaraja ja etäisyys emotähdestä. Suomalais-sveitsiläinen
tutkijaryhmä keksi äskettäin, miten saa vihiä myös rakenteesta.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Sisältö jatkuu mainoksen alla


Maan kaltainen planeetta olisi herkullinen löytö, tuttu ja turvallinen saareke suuressa universumissa, paikka, jonne voisi vaikka tarpeen tullen muuttaa.

Tätä nykyä tunnetaan jo lähes 300 aurinkokunnan ulkopuolista eli eksoplaneettaa. Omaa planeettaamme muistuttavat eniten niin sanotut supermaat, vähintään viisi kertaa maapalloa massiivisemmat planeetat, joita on tiedossa puoliaen tusinaa.

Supermaat kiinnostavat myös elämän etsijöitä. Yhtään niistä ei kuitenkaan nähdä nykyisillä laitteilla suoraan, joten tietoa on niukasti.

Supermaat voivat olla pinnaltaan kiinteitä. Uuden tutkimuksen mukaan niillä voi olla jopa mannerlaattoja, joita pidetään usein elämän synnyn edellytyksenä, koska ne mahdollistavat monimutkaisen kemiallisen kehityksen.

Mutta supermaat voivat olla myös kalseita jääjättejä tai jopa pieniä kaasuplaneettoja. Tällä hetkellä tutkijoilla ei ole keinoa tarkistaa asiaa.


Arvaa oikea vaihtoehto

Parhaiten tutkittu supermaa on Gliese 876 -nimisen kääpiötähden d-planeetta. Sillä on massaa 7,5 maapallon verran, ja se kiertää lähellä tähteään.

Planeetan massan ja kiertoradan perusteella Harvardin yliopiston tutkija Diana Valencia kumppaneineen on laskenut, että se voisi olla noin 20 000 kilometrin läpimittainen kuuma maapallo ilman meriä. Se voisi niin ikään olla supermerkurius, jonka massasta 80 prosenttia olisi rautaydintä.

Yhtä hyvin kyseessä voi olla vesiplaneetta, jolloin se olisi 24 800 kilometrin kokoinen. Sillä olisi jään peittämä kiviydin, ja jään päällä velloisi tuhansien kilometrien syvyinen valtameri.

Jos planeetan koko tiedettäisiin, selviäisi sen tiheys, jonka avulla voisimme valita kolmesta vaihtoehdosta lähinnä oikean.


Melkein kuin Maa

Vielä enemmän Maata muistuttaa viime vuonna löytynyt Gliese 581 -tähden  c-planeetta. Sen massa on viisi kertaa niin suuri kuin Maan ja lämpötilaksi arvioidaan 0-40 astetta. Se kiertääkin kääpiötähteään juuri ja juuri niin sanotulla elämänvyöhykkeellä, jolla mahdollinen vesi pysyy juoksevana.

Ehdokkaasta tuli entistä houkuttelevampi elämän kannalta, kun Valencia kumppaneineen julkaisi hieman sen löytymisen jälkeen tutkimuksen, jossa mallinnettiin kiviplaneettojen kehitystä. Kävi ilmi, että mannerlaattojen muodostuminen on sitä todennäköisempää, mitä suurempi kiviplaneetta on.

Maapallo saattaa itse asiassa olla rajatapaus: hieman vähemmän massaa eikä mannerlaattoja, niin ei ehkä meitäkään.

Mutta onko Gliese 581c pienestä koostaan huolimatta sittenkään kiviplaneetta? Nyrkkisääntö on, että sellainen planeetta kuin tähti. Gliese 581 sisältää suhteellisen vähän raskaita aineita, joten voi olla, ettei niitä riittänyt kasapäin sen planeettoihinkaan.


Valolla kiinni koosta

Gliese 581c löytyi epäsuorasti tähden spektristä sen perusteella, että kiertolainen tuljuttaa tähteään aavistuksen. Suurin osa muiden tähtien kiertolaisista on hoksattu samalla menetelmällä. Sillä selviää ainoastaan planeetan massan alaraja ja etäisyys tähdestä.

Suomalais-sveitsiläinen tutkijaryhmä osoitti hiljattain, että on mahdollista havaita eksoplaneetasta heijastuvan emotähden valon polarisaatio. Polaroitunut valo on tuttua aurinkolaseista ja tarkoittaa valoa, joka ei värähtelekään kaikkiin suuntiin vaan vain joihinkin.

Polarisaatio riippuu valoa heijastavan järjestelmän geometriasta. Siksi eksoplaneetan polarisaatiota mittaamalla saataisiin selville planeetan koko sekä sen kiertoradan muoto ja kaltevuus.

Minimimassasta ja planeetan reitistä taas voidaan määrittää kiertolaisen tarkka massa, joka yhdessä koon kanssa paljastaa tiheyden. Tiheys onkin sitten loistava vinkki planeetan koostumuksesta.




Supermaat superyleisiä


Jopa yli puolella Auringon kaltaisista tähdistä saattaa olla Maan kaltaisia planeettoja. Supermaat voivat olla niitäkin yleisempiä, koska vain viitisen prosenttia Linnunradan tähdistä muistuttaa omaa tähteämme.

Nykykäsityksen mukaan Auringon kaltaiset tähdet kerryttävät ympärilleen kaasujättejä, punaiset kääpiöt supermaita. Näitä kääpiöitä on galaksimme tähdistä 50-70 prosenttia, ja niistä 35 prosentilla arvioidaan olevan supermaita. Varmasti muutama niistä osuu elämänvyöhykkeelle.


Svetlana Berdyugina

Mahdoton mittaus onnistui

Eksoplaneettojen polarisaatio on kuitenkin hyvin pieni, ja siksi sitä on hankala mitata. Itse asiassa tehtävä on niin hankala, ettei sitä edes yritetty.

Berdyuginan ryhmäkin ajautui planeettabisnekseen sattumalta tarkistaessaan suhteellisuusteoriaa testaavan Gravity Probe B -satelliitin käyttämän vertailutähden vakautta.

Yllätyksekseen ryhmä, johon kuuluvat Tuorlan tutkijat Andrei Berdyugin ja Vilppu Piirola sekä tutkija Dominique Fluri Zürichistä, huomasi vertailutähden valon polarisaation muuttuvan jaksottain. Näytti aivan kuin tähdellä olisi ollut planeetta.

Kukaan ei uskonut tulosta, joten tutkijat päättivät osoittaa, että eksoplaneetan polarisaatio on todella mahdollista havaita. Siksi he suuntasivat kaukoputken tähteen, jolla tiedettiin olevan kiertolainen.

Tehtävä vaati sata yötä havaintoja. Andrei Berdyugin teki niitä Turun kotinsa makuuhuoneessa, sillä Kanarian La Palma -saaressa sijaitsevaa 60-senttimetristä kaukoputkea voi käyttää tietokoneen avulla mistä tahansa. 

Lopulta varmistui, että tähden polarisaatio muuttui säännöllisesti planeetan kierroksen tahdissa. Muutos johtui kiertolaisen polaroituneesta valosta.


Massasta määritys on joko tai -veikkausta



















2-10 
10-15 
15-65 


Suuret putket käyttöön

Svetlana Berdyugina kumppaneineen tutki jättiläisplaneetta HD189733b:tä. Pienen ja suhteellisen kaukana kiertävän eksoplaneetan Gliese 581c:n polarisaatiota tutkijat eivät olisi erottaneet. Planeetta nimittäin polaroi tähdestä heijastamaansa valoa sitä voimakkaammin, mitä kookkaampi se on ja mitä lähempänä tähteään se kiertää.

- Pystymme kyllä periaatteessa havaitsemaan melko lähellä tähteään kiertäviä supermaita, mutta tarvitsemme siihen paljon 60-senttimetristä suuremman kaukoputken, Berdyugina selittää.

Nyt, kun maailman ensimmäinen polarisaatiohavainto eksoplaneetasta on tehty, elämän etsijät ehkä innostuvat mittaamaan supermaiden polarisaatiota maailman suurimmilla kaukoputkilla. Muutoin niistä saadaan tarkempaa tietoa vasta Euroopan avaruusjärjestön Darwin-luotaimella, joka lentää 2015.


Leena Tähtinen on tähtitieteen dosentti, vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Sisältö jatkuu mainoksen alla