Tähtitiede

oppimistavoitteet

tämän osion loppuun mennessä:

  • luonnehdi komeettojen yleistä fyysistä ulkonäköä
  • selitä komeettojen ratojen vaihteluväli
  • kuvaa tyypillisen komeetan ytimen kokoa ja koostumusta
  • Keskustele komeettojen ilmakehistä
  • summaa Rosettan lennon löydöt

komeetat eroavat asteroideista lähinnä jäiseltä koostumukseltaan, mikä aiheuttaa sen, että ne kirkastuvat dramaattisesti lähestyessään aurinkoa muodostaen tilapäisen kaasukehän. Joissakin varhaisissa kulttuureissa näitä niin sanottuja” karvaisia tähtiä ” pidettiin katastrofin enteinä. Nykyään emme enää pelkää komeettoja, vaan odotamme innokkaasti niitä, jotka tulevat niin lähelle meitä, että voimme esittää kunnon taivasesityksen.

komeettojen ilmaantuminen

komeetta on suhteellisen pieni jäisen materiaalin kimpale (tyypillisesti muutaman kilometrin läpimittainen), joka kehittää ilmakehän lähestyessään aurinkoa. Myöhemmin komeetan pääkappaleesta saattaa löytyä hyvin heikko, sumuinen pyrstö, joka ulottuu useiden miljoonien kilometrien päähän. Komeettoja on havaittu varhaisimmista ajoista lähtien: kertomuksia komeetoista löytyy lähes kaikkien muinaisten sivilisaatioiden historiasta. Tyypillinen komeetta ei kuitenkaan ole taivaalla näyttävä, vaan se näyttää melko heikolta, hajanaiselta valopilkulta, joka on jonkin verran kuuta pienempi ja monta kertaa vähemmän loistava. (Komeetat näyttivät näyttävämmiltä ihmisistä ennen keinovalaistuksen keksimistä, joka vaarantaa näkymämme yötaivaalle.)

kuun ja planeettojen tavoin komeetat näyttävät vaeltavan tähtien joukossa siirtäen hitaasti asemiaan taivaalla illasta toiseen. Toisin kuin planeetat, useimmat komeetat esiintyvät kuitenkin arvaamattomina aikoina, mikä ehkä selittää, miksi ne usein herättivät pelkoa ja taikauskoa varhaisempina aikoina. Komeetat pysyvät näkyvillä tyypillisesti jaksoina, jotka vaihtelevat parista viikosta useisiin kuukausiin. Kerromme lisää siitä, mistä ne on tehty ja miten ne tulevat näkyviksi sen jälkeen, kun olemme keskustelleet niiden esityksistä.

huomaa, että komeettojen still-kuvat antavat vaikutelman, että ne liikkuvat taivaalla nopeasti kuin kirkas meteori tai tähdenlento. Kun katsoo vain tällaisia kuvia,on helppo sekoittaa komeettoja ja meteoreja. Mutta kun ne nähdään oikealla taivaalla, ne ovat hyvin erilaisia: meteori palaa ilmakehässämme ja katoaa muutamassa sekunnissa, kun taas komeetta saattaa näkyä viikkokausia lähes samassa osassa taivasta.

komeetta kiertää

Halleyn vuonna 1986. Tämän kuuluisan komeetan kirkas pää näkyy vasemmalla, ja pöly-ja ionihäntä ulottuvat oikealle.

Kuva 1: Komeetta Halley. Tässä kolmen kuvan yhdistelmässä (yksi punaisella, yksi vihreällä, yksi sinisellä) komeetta Halley nähdään suurella teleskoopilla Chilessä vuonna 1986. Kun kolme kuvaa otettiin peräkkäin, komeetta liikkui tähtien joukossa. Kaukoputkea siirrettiin, jotta komeetan kuva pysyisi vakaana, jolloin tähdet näkyisivät kolmena kappaleena (kerran kussakin värissä) taustalla. (luotto: ESO: n työn muokkaus)

komeettojen tutkiminen aurinkokunnan jäseninä on peräisin Isaac Newtonin ajoilta, joka esitti ensin, että ne kiertävät Aurinkoa erittäin pitkulaisilla ellipseillä. Newtonin kollega Edmund Halley (täsmennyssivu: Astronomy ‘ s Renaissance Man) kehitti näitä ajatuksia, ja vuonna 1705 hän julkaisi laskelmat 24 komeetan kiertoradasta. Erityisesti hän totesi, että radat, kirkkaat komeetat, jotka olivat ilmestyneet vuosina 1531, 1607 ja 1682 olivat niin samanlaisia, että kolme voisi hyvin olla sama komeetta, palaavat perihelion (lähimpänä lähestyä aurinkoa) keskimäärin välein 76 vuotta. Jos näin oli, hän ennusti esineen seuraavan kerran palaavan vuoden 1758 tienoilla. Vaikka Halley oli kuollut siihen mennessä, kun komeetta ilmestyi kuten hän ennusti, se sai nimen Halley (rimmaa “Laakson” kanssa) sen tähtitieteilijän kunniaksi, joka tunnisti sen aurinkokuntamme pysyväksi jäseneksi, joka kiertää Aurinkoa. Sen aphelion (kauimpana auringosta) on Neptunuksen radan ulkopuolella.

historiallisista asiakirjoista tiedetään nyt, että komeetta Halley on itse asiassa havaittu ja merkitty muistiin jokaisesta auringon lähellä olevasta kulkuväylästä vuodesta 239 eaa.lähtien 74-79 vuoden välein. Sen paluuaika vaihtelee jonkin verran jättiläisplaneettojen vetovoiman tuottamien kiertoratamuutosten vuoksi. Vuonna 1910 komeetan pyrstö siveli maata, mikä aiheutti paljon tarpeetonta huolta julkisuudessa. Halley-komeetta ilmestyi taivaallemme viimeksi vuonna 1986 (Kuva 1), jolloin sen kohtasivat useat avaruusalukset, jotka antoivat meille runsaasti tietoa sen rakenteesta; se palaa vuonna 2061.

Edmund Halley: Astronomy ‘ s Renaissance Man

Painting of Sir Edmund Halley.

Kuva 2: Edmund Halley (1656-1742). Halley oli tuottelias tieteiden edistäjä. Hänen tutkimus comets vaihteessa kahdeksastoista-luvulla auttoi ennustamaan kiertoradalla komeetta, joka nyt kantaa hänen nimeään.

Edmund Halley (kuva 2), loistava tähtitieteilijä, joka antoi panoksensa monilla tieteen ja tilastotieteen aloilla, oli kaikesta päätellen Antelias, lämmin ja ulospäin suuntautunut henkilö. Tässä hän oli aivan päinvastainen hänen hyvä ystävänsä Isaac Newton, jonka suuri työ, the Principia (katso kiertoradat ja painovoima), Halley kannusti, muokattu, ja auttoi pay julkaista. Halley itse julkaisi ensimmäisen tieteellisen tutkielmansa 20-vuotiaana ollessaan vielä yliopistossa. Tämän seurauksena hänelle annettiin kuninkaallinen toimeksianto mennä Saint Helenalle (Afrikan rannikolla sijaitsevalle syrjäiselle saarelle, josta Napoleon myöhemmin karkotettaisiin) tekemään ensimmäinen teleskooppikartoitus eteläisestä taivaasta. Palattuaan hän sai maisterintutkintoa vastaavan arvon ja hänet valittiin 22-vuotiaana Englannin arvostettuun Royal Societyyn.

Halley oli komeettojen parissa tekemänsä työn lisäksi ensimmäinen tähtitieteilijä, joka havaitsi niin sanottujen “kiintotähtien” liikkuvan suhteessa toisiinsa, huomioimalla useiden kirkkaiden tähtien muuttaneen asemiaan sen jälkeen, kun Ptolemaios julkaisi antiikin Kreikan luettelot. Hän kirjoitti tutkielman äärettömän maailmankaikkeuden mahdollisuudesta, ehdotti, että jotkut tähdet voivat olla vaihtelevia, ja keskusteli sumujen luonteesta ja koosta (kaukoputkissa näkyvät hehkuvat pilvimäiset rakenteet). Saint Helenalla ollessaan Halley havaitsi planeetta Merkuriuksen kulkevan auringon ympäri ja kehitti matematiikan siitä, miten tällaisia kauttakulkuja voitaisiin käyttää aurinkokunnan koon määrittämiseen.

muilla aloilla Halley julkaisi ensimmäisen taulukon ihmisten elinajanodotteista (henkivakuutustilastojen edeltäjä); kirjoitti tutkielmia monsuuneista, pasaatituulista ja vuorovesistä (kartoitti Englannin kanaalin vuorovesiä ensimmäistä kertaa); loi perustan maan magneettikentän järjestelmälliselle tutkimukselle; tutki haihtumista ja sisävesien suolaantumista; ja suunnitteli jopa vedenalaisen sukelluskellon. Hän toimi brittiläisenä diplomaattina, neuvoen Itävallan keisaria ja käskyttäen Venäjän tulevaa tsaaria ympäri Englantia (meille kerrotaan, että hän keskusteli innokkaasti sekä tieteen merkityksestä että paikallisen brandyn laadusta).

vuonna 1703 Halleysta tuli geometrian professori Oxfordiin, ja vuonna 1720 hänet nimitettiin Englannin Astronomer Royaliksi. Hän jatkoi maan ja taivaan tarkkailua ja ideoidensa julkaisemista vielä 20 vuotta, kunnes kuolema vaati hänet 85-vuotiaana.

vain muutama komeetta palaa ihmisen mittaaman ajan kuluessa (alle vuosisata), kuten Halley-komeetta; näitä kutsutaan lyhytjaksoisiksi komeetoiksi. Monien lyhytkestoisten komeettojen kiertoratoja on muutettu tulemalla liian lähelle jotakin jättiläisplaneetoista-useimmiten Jupiteria (ja niitä kutsutaankin siksi joskus Jupiter-suvun komeettoiksi). Useimmilla komeetoilla on pitkiä jaksoja, ja niiden paluu kestää tuhansia vuosia, jos ne palaavat lainkaan. Kuten näemme myöhemmin tässä luvussa, useimmat Jupiter-perheen komeetat tulevat eri lähteestä kuin pitkän ajan komeetat (ne, joiden kiertoaika on pidempi kuin noin sata vuotta).

tuhansista komeetoista on olemassa havaintoaineistoja. Meillä kävi viime vuosikymmeninä kaksi kirkasta komeettaa. Ensin tuli maaliskuussa 1996 komeetta Hyakutake, jolla oli hyvin pitkä pyrstö. Vuotta myöhemmin komeetta Hale-Bopp ilmestyi; se oli yhtä kirkas kuin kirkkaimmat tähdet ja pysyi näkyvissä useita viikkoja jopa kaupunkialueilla (katso kuva, joka avaa tämän luvun).

taulukossa 1 luetellaan joitakin tunnettuja komeettoja, joiden historia tai ulkonäkö kiinnostaa erityisesti.

Taulukko 1. Mielenkiintoisia komeettoja
nimi ajanjakso merkitys
vuoden 1577 Suuri komeetta pitkä Tyko Brahe osoitti, että se oli kuun tuolla puolen (iso askel ymmärryksessämme)
vuoden 1843 Suuri komeetta pitkä kirkkain kirjattu komeetta; näkyvät päiväsaikaan
päivänvalon komeetta 1910 pitkä kahdennenkymmenennen vuosisadan kirkkain komeetta
Länsi pitkä ydin hajosi kappaleiksi (1976)
Hyakutake pitkä kulki 15 miljoonan kilometrin säteellä maasta (1996)
Hale-Bopp Long kirkkain tuore komeetta (1997)
Swift-Tuttle 133 vuotta Perseidien meteoriparven Emokomeetta
Halley 76 Vuodet ensimmäinen jaksollinen komeetta, jota avaruusalukset tutkivat 1986
Borrelly 6, 8 vuotta ohilento Deep Space 1-avaruusaluksella (2000)
Biela 6,7 vuotta hajosi vuonna 1846 eikä sitä enää nähty
Churyumov-Gerasimenko 6,5 vuotta Rosettan tehtävän kohde (2014-16)
Wild 2 6,4 vuotta tähtipölyn näytteen paluumatkan kohde (2004)
Tempel 1 5.7 years Target of Deep Impact mission (2005)
Encke 3, 3 vuotta lyhyin tunnettu ajanjakso

komeetan ydin

kun katsomme aktiivista komeettaa, näemme normaalisti vain sen tilapäisen kaasun ja pölyn muodostaman ilmakehän, jota auringonvalo valaisee. Tätä kaasukehää kutsutaan komeetan pääksi tai koomaksi. Koska tällaisten pienten kappaleiden painovoima on hyvin heikko, ilmakehä pakenee koko ajan nopeasti; sitä täytyy täydentää uudella materiaalilla, jonka täytyy tulla jostain. Lähde on pieni, kiinteä ydin sisällä, vain muutaman kilometrin läpimittainen, yleensä piilossa hehku paljon suurempi ilmakehä ympärillä. Ydin on todellinen komeetta, muinaisen jäisen aineen kappale, joka on vastuussa ilmakehästä ja pyrstöstä (kuva 3).

kaavio tyypillisestä komeetasta. Aivan keskustan alapuolella,

kuva 3: komeetan osia. Tässä kaaviokuvassa komeetan Pääosat näkyvät. Huomaa, että eri rakenteet eivät ole mittakaavassa.

nykyaikaisen teorian komeettojen fysikaalisesta ja kemiallisesta luonteesta esitti ensimmäisenä Harvardin yliopiston tähtitieteilijä Fred Whipple vuonna 1950. Ennen Whipplen työtä monet tähtitieteilijät ajattelivat, että komeetan ydin voisi olla löyhä kiintoaine, eräänlainen kiertävä “sorapankki”, Whipple ehdotti sen sijaan, että ydin on kiinteä kappale, jonka läpimitta on muutama kilometri ja joka koostuu huomattavasta osasta vesijäätä (mutta myös muista ices: istä), johon on sekoittunut silikaattijyviä ja pölyä. Tämä ehdotus tuli tunnetuksi “dirty snowball” – mallina.

valokuva komeettapölyn sirpaleesta.

Kuva 4: Vangittu Komeettapöly. Tämän hiukkasen (mikroskoopilla nähtynä) uskotaan olevan pieni sirpale kometaaripölyä, joka on kerätty maan yläilmakehään. Sen läpimitta on noin 10 mikronia eli 1/100 millimetriä. (luotto: NASA/JPL)

vesihöyry ja muut haihtuvat aineet, jotka karkaavat ytimestä sen lämmetessä, voidaan havaita komeetan päässä ja pyrstössä, ja siksi voimme spektrien avulla analysoida, mistä atomeista ja molekyyleistä ydinjää koostuu. Emme kuitenkaan ole yhtä varmoja jäätymättömästä osasta. Emme ole koskaan tunnistaneet komeetasta kiinteän aineen palasta, joka on säilynyt Maan ilmakehän läpi kulkiessa. Komeettoja lähestyneissä avaruusaluksissa on kuitenkin ollut pölyilmaisimia, ja osa komeettapölystä on jopa palautunut maahan (KS.Kuva 4). Näyttää siltä, että suuri osa likaisen lumipallon” liasta ” on tummaa, primitiivistä hiilivetyä ja silikaatteja, pikemminkin kuin materiaalia, jota arvellaan olevan tummissa, primitiivisissä asteroideissa.

koska komeettojen ytimet ovat pieniä ja tummia, niitä on vaikea tutkia maasta käsin. Avaruusalus sai kuitenkin suoria mittauksia komeetan ytimestä vuonna 1986, kun kolme avaruusalusta pyyhkäisi Halleyn komeetan ohi lähietäisyydeltä (KS.kuva 5). Myöhemmin muut avaruusalukset ovat lentäneet lähellä muita komeettoja. Vuonna 2005 Nasan Deep Impact-avaruusluotain kuljetti jopa Koeluotainta, jolla oli nopea törmäys komeetta Tempel 1: n ytimeen. Ylivoimaisesti tuotteliain komeetan tutkimus on kuitenkin ollut vuoden 2015 Rosetta-lennolla, josta keskustelemme lähiaikoina.

Lähikuva Halleyn komeetasta. Kuvan vasemmalla puolella näkyy tumasta karkaavaa materiaalia.

kuva 5: Lähikuva Halleyn komeetasta. Tämän historiallisen valokuvan Halley-komeetan mustasta, epäsäännöllisen muotoisesta ytimestä sai ESA Giotto-luotain noin 1000 kilometrin etäisyydeltä. Kirkkaat alueet ovat pinnalta karkaavan materiaalin suihkuja. Ytimen pituus on 10 kilometriä, ja niinkin pienet yksityiskohdat kuin 1 kilometri voidaan erottaa. (luotto: ESAn työn muuttaminen)

komeetan kaasukehä

komeetojen näkemisen mahdollistava ilmiö johtuu auringon lämmittämien komeettojen haihtumisesta. Asteroidivyöhykkeen ulkopuolella, jossa komeetat viettävät suurimman osan ajastaan, nämä ices-alueet ovat jähmettyneinä. Mutta kun komeetta lähestyy Aurinkoa, se alkaa lämmetä. Jos vesi (H2O) on vallitseva jää, merkittäviä määriä höyrystyy auringonvalon lämmittäessä pintaa yli 200 K. tämä tapahtuu tyypilliselle komeetalle hieman Marsin radan ulkopuolella. Haihtuva H2O puolestaan vapauttaa jään sekaan sekoittuneen pölyn. Koska komeetan ydin on niin pieni, sen painovoima ei pysty pidättelemään kaasua eikä pölyä, jotka molemmat virtaavat avaruuteen noin kilometrin sekuntivauhdilla.

komeetta imee edelleen energiaa lähestyessään aurinkoa. Suuri osa tästä energiasta menee sen jään haihduttamiseen sekä pinnan lämmittämiseen. Viimeaikaiset havainnot monista komeetoista osoittavat kuitenkin, että haihtuminen ei ole tasaista ja että suurin osa kaasusta vapautuu äkillisinä puuskina, jotka ehkä rajoittuvat muutamille pinnanalueille. Kun komeetan kaasukehä laajenee avaruuteen noin kilometrin sekuntivauhdilla, se voi saavuttaa valtavan koon. Komeetan pään halkaisija on usein yhtä suuri kuin Jupiterin, ja se voi joskus lähestyä halkaisijaltaan miljoonaa kilometriä (kuva 6).

komeetta Halleyn Pää. Kuvassa kirkas pää eli kooma näkyy vasemmalla, pyrstön laahatessa oikealle.

kuva 6: Halleyn komeetan Pää. Tässä näemme kaasu-ja pölypilven, jotka muodostavat komeetta Halleyn pään eli kooman vuonna 1986. Tässä mittakaavassa ydin (piilossa pilven sisällä) olisi piste, joka olisi liian pieni nähdäkseen. (credit: modification of work by NASA/W. Liller)

komeetan kiertorata ja pyrstö. Aurinko piirtyy komeetan rataa kuvaavan sinisen ellipsin vasemmanpuoleiseen keskipisteeseen. Komeetta piirretään kuuteen asentoon ellipsin suuntaisesti, ja jokaisessa kohdassa komeetan pyrstö osoittaa poispäin Auringosta. Komeetalla on yläoikealta alkaen hyvin lyhyt pyrstö. Kun komeetan pyrstö liikkuu vastapäivään, se pitenee, kun se lähestyy periheliä (lähimpänä Aurinkoa, alhaalla vasemmalla), ja lyhenee, kun se vetäytyy oikealle.

Kuva 7: komeetan kiertorata ja pyrstö. Tyypillisen komeetan pyrstön suunta muuttuu komeetan ohittaessa perihelin. Aurinkoa lähestyttäessä pyrstö on tulevan komeetan pään takana, mutta ulos mentäessä pyrstö edeltää päätä.

useimmille komeetoille kehittyy myös pyrstö niiden lähestyessä aurinkoa. Komeetan pyrstö on sen kaasukehän jatke, joka koostuu samasta kaasusta ja pölystä, jotka muodostavat sen pään. Jo kuudennellatoista vuosisadalla havaitsijat tajusivat, että komeetan pyrstöt osoittavat aina poispäin Auringosta (Kuva 7), eivät takaisin komeetan rataa pitkin. Newton ehdotti, että komeetan pyrstöt muodostuvat auringonvalon vastenmielisestä voimasta, joka ajaa hiukkaset pois päästä—ajatus, joka on lähellä nykyistä näkemystämme.

pyrstön muodostavat kaksi eri komponenttia (pöly ja kaasu) toimivat hieman eri tavalla. Pyrstön kirkkainta osaa kutsutaan pölyhännäksi, mikä erottaa sen himmeämmästä, suorasta, ionisoituneesta kaasusta tehdystä hännästä, jota kutsutaan ionihännäksi. Ionihäntä kulkeutuu ulospäin auringon lähettämien ionien (varattujen hiukkasten) virtojen mukana. Kuten kuvasta 8 näkyy, sileämpi pölyhäntä kaartuu hieman, kun yksittäiset pölyhiukkaset levittäytyvät komeetan kiertoradalle, kun taas suora ioni työntyy suoremmin ulos auringosta tähtemme varattujen hiukkasten tuulen vaikutuksesta

komeetta Hale-Boppin pyrstö. Paneeli (a), vasemmalla, on kuva Hale-Bopp ydin on alhaalla vasemmalla, jossa valkoinen pöly häntä (merkitty) ulottuu Keski-oikealle, ja sininen ion häntä (merkitty) ulottuu ylä-keskelle. Ytimen poikki on piirretty valkoinen viiva kohti vasenta osoittaen komeetan liikesuuntaa. Nuoli osoittaa auringon suuntaa alhaalla vasemmalla. Paneelissa (b) näkyy kaksi B + W-kuvaa komeetta Mrkoista eri aikoina pitkillä pöly-ja ionihännillä.

Kuva 8: Komeetan Pyrstöt. a) kun komeetta lähestyy Aurinkoa, sen piirteet tulevat paremmin näkyviin. Tässä Nasan kuvassa komeetta Hale-Bopp, näet komeetan kaksi pyrstöä: helpommin näkyvä pölyhäntä, joka voi olla jopa 10 miljoonaa kilometriä pitkä, ja himmeämpi kaasuhäntä (tai ionihäntä), joka on jopa satoja miljoonia kilometrejä pitkä. Pölyhännän muodostavat jyvät ovat savuhiukkasten kokoisia. (b) komeetta Mrkos kuvattiin vuonna 1957 laajakenttäteleskoopilla Palomarin observatoriossa, ja siinä näkyy myös selvä ero suoran kaasuhännän ja kaartuvan pölyhännän välillä. (credit a: modification of work by ESO/E. Slawik; credit b: modification of work by Charles Kearns, George O. Abell ja Byron Hill)

nykyään aurinkoa lähellä olevia komeettoja voi löytää avaruusaluksilla, jotka on suunniteltu tarkkailemaan tähteämme. Esimerkiksi heinäkuun alussa 2011 ESA: n ja NASAn Aurinko-ja Heliosfääriobservatorion (SOHO) tähtitieteilijät näkivät komeetan viuhuvan kohti aurinkoa, mikä oli yksi lähes 3000 tällaisesta havainnosta. Voit myös katsoa Nasan lyhyen videon otsikolla ” Why Are we Seeing Sungrazing Comets?”

Rosetta-Komeettalento

1990-luvulla eurooppalaiset tutkijat päättivät suunnitella paljon kunnianhimoisemman tehtävän, joka sopisi radoille tulevan komeetan kanssa ja seuraisi sitä sen lähestyessä aurinkoa. He ehdottivat myös, että pienempi avaruusalus todella yrittäisi laskeutua komeetalle. 2-tonninen pääluotain sai nimekseen Rosetta, joka kuljetti tusinaa tieteellistä instrumenttia, ja sen 100-kiloinen laskeutuja, jossa oli yhdeksän muuta instrumenttia, sai nimen Philae.

Rosetta-lähetysasema käynnistyi vuonna 2004. Viivästykset laukaisuraketin kanssa aiheuttivat sen myöhästymisen alkuperäisestä kohdekomeetastaan, joten sille valittiin vaihtoehtoinen kohde, komeetta Churyumov-Gerasimenko (nimetty kahden löytäjän mukaan, mutta yleisesti merkitty 67P). Tämän komeetan kiertoaika on 6,45 vuotta, joten se on Jupiter-perheen komeetta.

koska Euroopan Avaruusjärjestöllä ei ollut pääsyä Nasan ulkoavaruuslennoilla käyttämiin plutoniumia käyttäviin ydinvoimalähteisiin, Rosettan oli oltava aurinkoenergialla toimiva, mikä vaati erityisen suuria aurinkopaneeleita. Nämäkään eivät riittäneet pitämään alusta toiminnassa, sillä se sopi 67P: n kiertoradoille lähellä komeetan aphelionia. Ainoa ratkaisu oli sammuttaa kaikki avaruusaluksen järjestelmät ja antaa sen rantautua useita vuosia kohti aurinkoa, poissa kosketuksesta maan lennonjohtajiin, kunnes aurinkoenergia oli vahvempi. Tehtävän onnistuminen riippui automaattisesta ajastimesta, joka kytki virran takaisin päälle auringon lähestyessä. Onneksi tämä strategia toimi.

elokuussa 2014 Rosetta aloitti asteittaisen lähestymisen komeetan ytimeen, joka on oudosti epämuodostunut noin 5 kilometrin läpimittainen kappale, joka on aivan erilainen kuin Halleyn ytimen sileä ulkonäkö (mutta yhtä tumma). Sen kiertoaika on 12 tuntia. Marraskuuta 2014 Philae-laskeutuja putosi laskeutuen hitaasti 7 tunnin ajan ennen kuin osui kevyesti pintaan. Se pomppi ja pyöri, ja se tuli lepäämään ylityksen alle, jossa ei ollut tarpeeksi auringonvaloa, jotta sen akut olisivat olleet ladattuja. Operoituaan muutaman tunnin ja lähetettyään dataa takaisin kiertoradalle Philae hiljeni. Tärkein Rosetta-luotain jatkoi kuitenkin toimintaansa komeettojen aktiivisuuden lisääntyessä, jolloin kaasuhöyryt irtosivat pinnalta. Komeetan lähestyessä periheliä syyskuussa 2015 avaruusalus perääntyi varmistaakseen turvallisuutensa.

Rosettan kuvien (ja muiden instrumenttien tietojen) laajuus ylittää huomattavasti sen, mitä tähtitieteilijät olivat nähneet aiemmin komeetalta. Paras kuvantamistarkkuus oli lähes 100 suurempi kuin parhaissa Halley-kuvissa. Tässä mittakaavassa komeetta näyttää yllättävän karkealta: siinä on teräviä kulmia, syviä kuoppia ja ulokkeita (Kuva 9).

 komeetta Hale-Boppin pyrstöt. Paneeli (a), vasemmalla, on kuva Hale-Bopp ydin on alhaalla vasemmalla, jossa valkoinen pöly häntä (merkitty) ulottuu Keski-oikealle, ja sininen ion häntä (merkitty) ulottuu ylä-keskelle. Ytimen poikki on piirretty valkoinen viiva kohti vasenta osoittaen komeetan liikesuuntaa. Nuoli osoittaa auringon suuntaa alhaalla vasemmalla. Paneelissa (b) näkyy kaksi B + W-kuvaa komeetta Mrkoista eri aikoina pitkillä pöly-ja ionihännillä.

Kuva 9: komeetta 67P: n outo muoto ja pinnan ominaisuudet. (a) Tämä Rosettan kameran kuva on otettu 285 kilometrin etäisyydeltä. Resoluutio on 5 metriä. Komeetta koostuu kahdesta osasta, joiden välissä on “kaula”. b) Tämä Lähikuva komeetta Churyumov-Gerasimenkosta on Philae-laskeutujasta. Yksi laskeutujan kolmesta jalasta näkyy etualalla. Laskeutuja itse on enimmäkseen varjossa. (luotto a: esa / Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM / IAA / SSO / INTA/UPM/DASP / IDA; luotto b: ESAn/Rosettan/Philaen/Civan työn muokkaus)

67P: n ytimen kaksilohkoisen muodon on alustavasti arveltu johtuneen kahden itsenäisen komeetan ytimen törmäyksestä ja fuusioitumisesta jo kauan sitten. Avaruusalus varmisti, että komeetan tumma pinta oli peitetty orgaanisilla hiilipitoisilla yhdisteillä, joihin oli sekoitettu sulfideja ja rauta-nikkelijyviä. 67P: n keskimääräinen tiheys on vain 0,5 g/cm3 (takaisinkutsuveden tiheys näissä yksiköissä on 1 g/cm3.) Tämä alhainen tiheys osoittaa, että komeetta on melko huokoinen, eli sen materiaalien joukossa on suuri määrä tyhjää tilaa.

tiesimme jo, että komeetta ICESin haihtuminen oli satunnaista ja rajoittui pieniin suihkuihin, mutta komeetta 67P: ssä tämä tapahtui äärimmilleen. Kerrallaan yli 99% pinnasta on toimimatonta. Aktiiviset tuuletusaukot ovat vain muutaman metrin läpimittaisia, ja materiaali rajoittuu kapeisiin suihkuihin, jotka jatkuvat vain muutaman minuutin ajan (Kuva 10). Toiminnan taso on vahvasti riippuvainen aurinkolämmityksestä, ja heinä-elokuussa 2015 se kasvoi 10-kertaiseksi. Deuteriumin isotooppianalyysi komeetan sinkoamasta vedestä osoittaa, että se eroaa maasta löytyvästä vedestä. Niinpä ilmeisesti 67P: n kaltaiset komeetat eivät edesauttaneet valtamertemme tai kehossamme olevan veden syntyä, kuten jotkut tiedemiehet olivat ajatelleet.

Kaasusuihkut komeetta 67P: n paneelissa (a)vasemmalla näkyy osa ytimestä alavasemmalla. Ytimen reunoilla näkyy himmeitä serpentiinejä avaruuden mustuutta vastaan. Paneeli (B), keskellä, heikot serpentiinit on korvattu voimakkaalla, kirkkaalla suihkulla, joka ulottuu oikeaan yläkulmaan. Oikealla olevassa paneelissa (c) näkyy keskellä oleva täysi ydin suihkujen ja heikkojen materiaalivirtojen ympäröimänä.

Kuva 10: Kaasusuihkut komeetalla 67P. (a) Rosetta-luotain kuvasi tämän toiminnan lähellä periheliä. Voit nähdä suihkukoneen ilmestyvän yhtäkkiä; se oli aktiivinen vain muutaman minuutin ajan. b) tässä perihelin lähellä otetussa näyttävässä kuvassa näkyy aktiivinen komeetta, jota ympäröivät useat kaasu-ja pölysuihkut. (luotto a, B: ESA/Rosetta/MPS: n työn muuttaminen; luotto c: ESA / Rosetta / NAVCAM: n työn muokkaus)

Euroopan avaruusjärjestö tekee edelleen mielenkiintoisia lyhyitä videoita, joissa havainnollistetaan Rosetta-ja Philae-lentojen haasteita ja tuloksia. Katso esimerkiksi “Rosetta’ s Moment In The Sun”, niin näet joitakin kuvia komeetasta, joka tuottaa kaasu-ja pölypilviä, ja kuulet joistakin niistä vaaroista, joita aktiivinen komeetta aiheuttaa avaruusalukselle.

avainkäsitteet ja yhteenveto

Halley osoitti ensin, että jotkut komeetat ovat suljetuilla radoilla ja palaavat ajoittain kiertämään Aurinkoa. Komeetan sydän on sen ydin, jonka läpimitta on muutama kilometri ja joka koostuu haihtuvista aineista (pääasiassa jäätyneestä H2O: sta) ja kiinteistä aineista (sisältäen sekä silikaatteja että hiilipitoisia materiaaleja). Whipple ehdotti tätä “dirty snowball” – mallia ensimmäisen kerran vuonna 1950; se on vahvistettu useiden komeettojen avaruusalustutkimuksissa. Kun ydin lähestyy Aurinkoa, sen haihtuvat aineet haihtuvat (ehkä paikallisina suihkuina tai räjähdyksinä) muodostaen komeetan pään tai kaasukehän, joka pakenee noin kilometrin sekuntivauhdilla. Ilmakehä virtaa pois auringosta muodostaen pitkän pyrstön. ESAn Rosettan tehtävä komeetta P67: lle (Churyumov-Gerasimenko) on lisännyt huomattavasti tietoamme ytimen luonteesta ja prosessista, jossa komeetat vapauttavat vettä ja muita haihtuvia aineita kuumennettaessa auringonvaloa.

Sanasto

komeetta: pieni jäisestä ja pölyisestä aineesta koostuva kappale, joka kiertää Aurinkoa; kun komeetta tulee lähelle aurinkoa, osa sen aineksesta höyrystyy muodostaen suuren hataran kaasupään ja usein pyrstön

(komeetan) ytimen: kiinteä jää-ja pölykasa komeetan päässä

pyrstön: (komeetan) pyrstö, joka koostuu kahdesta osasta: pölyhäntä muodostuu pölystä, joka irtoaa jään sublimoituessa Komeetassa, jonka fotonit työntävät sitten auringosta kaarevaksi virraksi; ionihäntä on komeetasta haihdutettujen ionisoituneiden hiukkasten virta, jonka Aurinkotuuli sitten pyyhkäisi pois auringosta

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.