Komeetat

Komeettoja kutsutaan joskus likaisiksi lumipalloiksi tai jäätäviksi mutapalloiksi. Ne ovat muodostuneet pääasiassa vesijäästä, jäätyneistä kaasuista ja pölystä, joka on jäänyt yli kun Aurinkokunta syntyi. Tämä tekee niistä erittäin mielenkiintoisia, koska ne ovat tavallaan näytteitä Aurinkokunnan aikaisemmasta historiasta.

Lähestyessään Aurinkoa, jonka lämpö aiheuttaa muutoksia muutoin paljain silmin näkymättömään komeettaan, se muuttuu usein komeaksi pyrstötähdeksi, josta voidaan erottaa useita eri osia:

• Ydin: suhteellisesti kiinteä ja vakaa, enimmäkseen jäätä ja kaasua jossa on pieniä määriä pölyä ja muuta kiintoainesta
• Koma: vedestä, sublimoidusta hiilidioksidista ja muista neutraaleista kaasuista koostuva tiheä pilvi
• Vetykuori: valtava (jopa miljoonien kilometrien läpimittainen), mutta hyvin harva neutraalin vedyn kuori
• Pölypyrstö: voi olla aina 10 miljoonan kilometrin pituinen, koostuu savuhiukkasen kokoisista pölyhiukkasista joita ajautuu ytimestä pois ajautuvien kaasujen mukana; tämä on pyrstötähden parhaimmin paljain silmin näkyvä yksittäinen osa. Pölypyrstö on tavallisesti kaareva ja komeetan radan suuntainen.
• Kaasupyrstö: ionisoituneesta kaasusta muodostuva plasmapyrstö, voi olla 1AU:n (150 miljoonaa km) pituinen tai joskus jopa pidempikin. Osoittaa poispäin Auringosta. Pyrstöt aiheutuvat Auringon säteilypaineen ja aurinkotuulen painaessa hiukkasia.

Toistuvat vierailut Aurinkokunnan sisäosissa kuluttavat komeettoja. Noin 500:n tai yli Auringon ohituksen jälkeen suurin osa pyrstötähden jäästä ja kaasusta on kadonnut jättäen jäljelle ainoastaan kivisen kohteen, joka muistuttaa hyvin paljon asteroidia (On mahdollista, että puolet Maan-läheisistä asteroideista on "kuolleita" komeettoja).

Saattaa myös käydä niin, että komeetta jonka rata kulkee läheltä Aurinkoa, saattaa iskeytyä jollekin planeetalle, Aurinkoon tai ajautua ulos Aurinkokunnasta lähiohituksen seurauksena jonkin planeetan (esim. Jupiterin) kanssa.

Oortin pilvi - pitkäperiodisten komeettojen lähde

Aurinkokunnan ulkopuolella arvellaan olevan suuri komeettavarasto, ns. Oortin pilvi. Sen kuvaili ensimmäisenä hollantilainen tähtitieteilijä Jan Oort (1900-1992) vuonna 1950, joka teki komeettojen ratalaskelmia ja esitti, että valtaisa pallomainen komeettojen pilvi (mahdollisesti jopa 1000 miljardia komeettaa) kiertää Aurinkoa Pluton radan ulkopuolella etäisyydellä 0,5 - 1 ly päässä tai kauempanakin. Oortin pilven arvellaan olevan laaja pöly- ja kaasupilvi, joka on jäänyt aurinkokunnan ulkopuolelle, ja täten miltei koskemattomaksi miljardeiksi vuosiksi.

Tämä alue on pitkäperiodisten komeettojen lähde (kiertoaika yli 200 vuotta). Nämä komeetat tulevat aurinkokunnan alueelle satunnaisista suunnista, mikä viittaa juuri Oortin pilven pallomaiseen luonteeseen. Täyttä varmuutta Oortin komeettojen määrästä ei ole eikä liioin niiden koosta. On kuitenkin arvoitu, että niiden yhteismassa saattaisi olla Jupiterin massan luokkaa.

Uskotaan, että silloin tällöin Oortin pilvessä tapahtuu kappaleiden yhteentörmäyksiä, tai nämä kappaleet joutuvat toisten tähtien painovoiman vaikutuksen alaisiksi, jolloin kappaleita (komeettoja) saattaa sinkoutua aurinkokunnan sisä- ja ulko-osiin. Suurin osa näistä sinkoutuneista kappaleista ei koskaan joudu planeettojen ratojen tielle. Vain harvojen onnistuukin kulkeutua aurinkokuntien sisäosiin, jolloin ne voidaan havaita pyrstötähtinä myös Maasta käsin joko paljaalla silmällä tai kaukoputken avulla. Oortin pilvi on edelleenkin ainoastaan teoria-asteella ja sen olemassaolo perustuu tällä hetkellä vain epäsuoriin havaintoihin.

Kuiperin vyö - lyhytperiodisten komeettojen lähde

Amerikkalainen hollantilaissyntyinen tähtitieteilijä Gerard Kuiper (1905- 1973) havaitsi 1951, että lyhytperiodiset komeetat (kiertoaika alle 200 vuotta) eivät voineet olla lähtöisin Oortin pilvestä. Hänen teoriansa mukaan näiden komeettojen varasto sijaitsi paljon lähempänä Aurinkoa, Neptunuksen kiertoradan ulkopuolella (30-50 AU). Tämä alue onkin nimetty Kuiperin vyöksi. Siellä on runsaasti (ainakin 35 000 yli 100 km halkaisijaltaan olevia) pieniä jäisiä taivaankappaleita.

Kuiperin vyöstä tulevat komeetat liikkuvat planeettojen ratatasossa. Jättiläisplaneetat saattavat joskus häiritä Kuiperin vyössä olevien kohteiden ratoja siten, että ne siirtyvät Neptunuksen radan sisäpuolelle, josta Neptunuksen painovoima heittää ne ulos koko aurinkokunnasta, muiden planeettojen kiertoratojen poikki tai jopa aurinkokunnan sisäosiin.

Jupiterin ja Neptunuksen ratojen välillä kiertää 20 Kuiperin vyöstä peräisin olevaa kohdetta, joita kutsutaan Kentaureiksi. Niiden radat ovat epästabiileja, mutta Kentaurien tulevaa kohtaloa ei pystytä ennustamaan. (On arveltu, että myöskin jotkut Saturnuksen uusista kuista saattaisivat olla Kentaureja).

Oortin pilven kohteet ovat luultavasti muodostuneet lähempänä Aurinkoa kuin Kuiperin vyön kappaleet. Jättiläisplaneettojen lähellä olevat objektit ovat sitten osittain painovoimien heittäminä lentäneet ulos koko aurinkokunnasta ja osa niistä on muodostanut Oortin pilven. Ulompana Auringosta olleet pienet kappaleet eivät joutuneet jättiläisplaneettojen painovoimien vaikutuksen kohteeksi ja muodostivat Kuiperin vyön.

Kuiperin vyön olemassaolosta on saatu vasta viime vuosina varmuus, kun on voitu havaita useita Kuiperin vyön kohteita kuten Jane X. Luun ja David C. Jewittin (Havaijin yliopisto) havaitsemat löytövuosiensa mukaan nimetyt 1992 QB1 ja 1993 SC . Ne ovat pieniä Pluton tai Neptunuksen kuun Tritonin kaltaisia jäisiä kappaleita. Nykyään useat tutkimusryhmät etsivät Kuiperin vyön kohteita. Vuoden 2000 loppuun mennessä Neptunuksen radan tuolla puolen olevia Kuiperin vyön kohteita oli löydetty reilut 100.

Kuiperin vyön kohteilla on joitakin yhteisiä ominaisuuksia. Ne kaikki sijaitsevat Neptunuksen radan takana, mikä viittaa siihen, että Neptunus rajaa vyön sisäreunan. Kohteet liikkuvat radoilla, jotka ovat vain vähän kallellaan planeettojen ratatasoon nähden, mikä on yhdenmukainen lyhytperiodisten komeettojen liikeratojen kanssa. Kuiperin vyön kohteita ei voi nähdä paljain silmin. Kohteiden halkaisijat vaihtelevat 100 km:n ja 400 km:n välillä, joten ne ovat selvästi pienempiä kuin Pluto (halkaisija 2300 km) tai Pluton kuu Charon (halkaisija 1100 km).

Komeettojen synty luultua monitahoisempaa

NASAssa työskentelevät tiedemiehet ovat julkaisseet tohtori Joseph Nuthin johdolla tutkimuksen jonka mukaan komeettojen syntyminen onkin huomattavasti monivaiheisempi tapahtuma kuin mitä aikaisemmin on uskottu.

Halleyn komeetasta saaduista tutkimustuloksista tiedemiehet ovat havainneet kiteytynyttä oliviinia (joka on hyvin yleinen kiviaines niin maapallolla kuin komeetoissakin). Että kiteiden syntyminen olisi mahdollista, tarvittaisiin suhteellisen korkea lämpötila, jonka olisi myöskin pitänyt vaikuttaa niin kauan, että komeettojen haihtuvat ainekset (esim. hiilidioksidi ja vesi) olisivat kadonneet, mikäli kiteytyminen on tapahtunut komeettojen muodostumisen jälkeen.

Komeetoista on aiemmin havaittu pelkästään amorfista kiviainesta. Amorfinen aine syntyy kun molekyylit liittyvät toisiinsa kylmässä (tai sulan aineen jäähtyessä niin nopeasti, että kiteytymiselle ei ole aikaa).

Uusien tutkimustulosten valossa näyttääkin siltä, että osa komeetoista on syntynyt vasta sen jälkeen kun Aurinko on aloittanut toimintansa ja pystynyt kuumentamaan aineen kiteytymiseen tarvittavaan lämpötilaan. Sen jälkeen syntyneet kiteet ovat kulkeutuneet kauemmaksi aurinkotuulen vaikutuksesta ja sulautuneet yhteen veden ja hiilidioksidin kanssa kiteiden toimiessa tiivistymisytiminä.

Halleyn komeetta

Tunnetuin komeetoista on luultavimmin Halleyn komeetta, joka vierailee näkö-piirissämme keskimäärin 76 vuoden välein. Tarkkaa kiertoaikaa ei voi kuitenkaan ennustaa mm. planeettojen painovoimavaikutuksen ansiosta.

Halleyn komeetan "löysi" Englantilainen tähtitieteilijä Sir Edmund Halley (1656-1746), joka ennusti Newtonin liikelakien perusteella vuonna 1705, että komeetta, joka oli nähty vuosina 1531, 1607 ja 1682, näkyisi maapallolla taas vuonna 1758, kuten sitten kävikin (kauan Sir Halleyn kuoleman jälkeen). Komeetta nimettiin hänen kunniakseen Halleyn komeetaksi.

Viimeksi Halleyn komeetta vieraili aurinkokunnan sisäosissa vuonna 1986, ja seuraavan vierailun aurinkokuntamme sisäosiin on arvioitu tapahtuvan vuonna 2061. Voisi siis sanoa, että komeetta näyttäytyy kerran sukupolvessa.

Halleyn komeetta menettää massastaan yhden kymmenestuhannesosan joka kierroksella Auringon lähellä. Se säilyy olemassa 10 000 kierroksen eli noin puolen miljoonan vuoden ajan.

Halleyn komeetan kiertorata on ekliptikan tasoon nähden kallellaan 18 astetta ja kuten kaikilla komeetoilla, rata on hyvin eksentrinen. Halleyta tutkineiden luotaimien kuvista on saatu selville, että komeetan ydin on erittäin musta, jopa hiiltäkin tummempi. Itse asiassa se on eräs aurinkokunnan tummimmista kappaleista.

Varhaisimmat merkinnät Halleyn komeestasta löytyvät vuodelta 240 eKr. peräisin olevista Kiinalaisista lähteistä, joten komeetan vierailuista löytyy merkintöjä yli 2000 vuoden ajalta. Tuona aikana Halleyn komeetta on käynyt maapallon lähettyvillä noin 30 kertaa. Halleyn komeettaan liittyvät pelot ja uskomukset ovat siten myös poikkeuksellisen hyvin todennettavissa.

Vuonna 1066 näkyi komeetta, jonka tulkittiin ennustaneen normannien Englannin valloitusta, ja se on kirjailtuna Bayeuxin seinävaatteeseen. Myöhempien tutkimusten perusteella on laskettu, että kyseessä on nimenomaan Halleyn komeetta.

Oikealla Halleyn komeetan ydin Giotto-luotaimen kuvaamana.

Firenzeläinen maalari Giotto di Bondone näki Halleyn komeetan vuonna 1301. Hän maalasi myöhemmin freskon, jossa komeetta johtaa tietäjät Jeesus-lapsen luo. Euroopan Avaruusjärjestö ESA nimittikin vuonna 1986 Halleyta tutkimaan lähetetyn luotaimen "Giottoksi".

Vuonna 1456 Halley oli jälleen aiheuttamassa huolta. Tuolloin turkkilaiset sotajoukot kolkuttelivat uhkaavasti kristityn Euroopan porteilla. Komeetan sanottiin lisäksi ennustaneen kulkutauteja ja nälänhätiä. Paavi julistikin Halleyn komeetan kirkonkiroukseen kutsuen sitä "paholaisen työkaluksi".

Vuosina 1835-36 Halleyn komeetan väitettiin aiheuttaneen suurpalon New Yorkissa, buurien verilöylyn Afrikassa sekä meksikolaisten voiton Alamon taistelussa.

Vuosi 1910 puolestaan oli herkkäuskoisten ja huijareiden kulta-aikaa. Tuolloin jännitettiin, mitä tapahtuisi, kun maapallo kulkisi komeetan pyrstön läpi. Jotkut ihmiset odottivat maailmanloppua, ja joillekin heikkohermoisimmille jännitys oli liikaa ja he tekivät itsemurhan.

Huijarit myivät herkkäuskoisille komeettapillereitä ja komeettavakuutuksia hyvään hintaan. Joukko amerikkalaisia laudoitti talonsa suojautuakseen myrkylliseltä syanidikaasulta, jota komeetan pyrstön arveltiin levittävän maahan. Oklahomassa sheriffi ehti juuri ja juuri paikalle pelastamaan tytön, kun eräs uskonlahko yritti uhrata neitsyttä komeetalle.

Halley ja eräät muutkin hyvin tunnetut komeetat ovat olleet erinomainen lähde historiantutkijoille. Monet tapahtumat on onnistuttu ajoittamaan vain sen ansiosta, että komeetan saapuminen on ollut niin tärkeä tapahtuma, että se on merkitty aikakirjoihin yhdessä niiden seurausten kanssa, joita komeetan uskottiin aiheuttaneen.

Halleyn pyrstötähden kaltaiset komeetat syntyivät aurinkokunnan syntyessä noin 4,5 miljardia vuotta sitten, joten niiden olisi jo ajat sitten tullut hävitä olemattomiin. Uusia komeettoja tulee kuitenkin Oortin pilvestä ja Kuiperin vyöstä.

1990-luvun kirkkaat ('suuren yleisön') komeetat

Helposti paljain silmin näkyviä ns. "suuren yleisön komeettoja" (kirkkaus yli 3 mag.) ilmestyy taivaalle keskimäärin noin kerran vuosikymmenessä; 1975 taivaalla ihastutti komeetta West, 1980-luku taasen oli sikäli poikkeuksellinen, että tuolloin ei noin kirkkaita komeettoja esiintynyt, mutta toisaalta sitten 1990-luku korjasi tämänkin asian peräti kahdella kirkkaalla komeetalla vieläpä vuoden välein!

Alkuvuodesta 1996 Suomessakin näkyi upeasti komeetta 1996 B2 (Hyakutake), joka oli taivaan kirkkain komeetta pariinkymmeneen vuoteen. Se kulki lähimmillään 25.3.1996 15 milj. kilometrin (0,1 AU) päässä maapallosta ja saavutti perihelin 1.5.1996. ROSAT- satelliitti mittasi Hyakutakea 10 nanometrin erittäin lyhyellä ultraviolettisäteily-alueella ja röntgen- säteilyalueella. Mittauksista on voitu päätellä, että komeetassa tapahtuu mainituilla alueilla voimakasta säteilyä, jonka alkuperää ei ole voitu selvittää, mutta joitakin korkeaenergisiä prosesseja komeetassa tapahtuu. Hyakutake palaa takaisin vasta 14 000 vuoden päästä -- sen apheli on 1100 AU:n päässä Auringosta.

Ja mikä on todella harvinaista, niin heti seuraavana vuonna (alkuvuodesta 1997) näkyi jälleen kirkas komeetta, C/1995 O1 (Hale-Bopp). Se oli riittävän kirkas näkyäkseen pohjoisella pallonpuoliskolla paljain silmin vuoden 1997 alkupuolella. Komeetta oli lähinnä Maata 22.3.1997, jolloin sen etäisyys meihin oli 1,315 AU.

Komeetan löysivät samanaikaisesti 23.7.1995 Alan Hale (PhD, New Mexico State University) ja amatööriastronomi Thomas Bopp (Phoenix, AZ), jolloin komeetta sijaitsi Sagittariuksen tähtikuviossa M70-nimisessä tähtijoukossa, ja ilmoittivat siitä tavanmukaisesti Cambridgessä, Massachusetissa sijaitsevaan komeettojen, novien ja supernovien rekisteröintikeskukseen. Löytöhetkellä komeetan etäisyys Auringosta oli 7,16 AU ja 6,20 AU Maasta.

Meteorisateet

Jotkut tähdenlentoparvet ja komeetat ovat yhteydessä toisiinsa. Maapallon kulkiessa komeetan radan läpi näkyy joskus meteorisateita. Ilmakehään yhdensuuntaisesti osuvat meteorit näyttävät perspektiivin vaikutuksesta tulevan samasta pisteestä jota kutsutaan radiantiksi eli säteilypisteeksi. Tällaisia säännöllisesti toistuvia tähdenlentoparvia ovat mm. joka vuosi elokuun 9. ja 13. päivien välisenä aikana näkyvät Perseidit, kun Maa kulkee Swift-Tuttle-komeetan radan läpi. Halleyn komeetta on Orionidien alkulähde lokakuussa.

Joitain avoimia kysymyksiä:

• Mitä tapahtuu pyrstötähdille sen jälkeen kun ne ovat kadottaneet höyrystyvän materiansa?
• Mikä tai mitkä mekanismit suistavat komeetat niiden alkuperäisiltä radoiltaan Oortin pilvestä radoille, jotka tuovat ne Aurinkokunnan sisäosiin?
• Oliko kyseessä komeetta vai jokin muu kappale, joka aiheutti Tunguskan tulipallon Keski-Siperian yllä 1908?
• Oliko Yucatanin niemimaalla olevan Chicxulub kraatterin aiheuttajana komeetta vaiko asteroidi (ja todennäköisesti aiheutti hirmuliskojen sukupuuton)?

Tulevia komeettaluotaimia - Deep Impact

Deep Impact ei ole pelkästään maapalloon törmäävästä komeetasta kertovan elokuvan nimi vaan se on myös NASAn uuden komeetta Tempel 1:tä tutkivan kaksoisluotaimen nimi. Deep Impact muodostuu kahdesta luotaimesta jotka lähestyvät komeettaa Tempel 1 heinäkuun 4. päivänä vuonna 2005. Luotaimet laukaistaan avaruuteen tammikuussa 2004 Delta II kantoraketilla, jonka jälkeen ne ohittavat maapalloin vuoden kuluttua edelleen toisiinsa kiinnitettyinä. Ohilennon yhteydessä tutkijat suorittavat luotaimien mittauslaitteille kalibroinnin.

Vuorokautta ennen törmäystä luotaimet irroitetaan toisistaan ja noin 350 kg painava törmäysosa jatkaa matkaa kohti komeetan ydintä törmätäkseen siihen suurella nopeudella, synnyttäen jalkapallokentän laajuisen ja useita kymmeniä metrejä syvän kraatterin, toisen luotaimen tarkkaillessa tilannetta noin 500 km etäisyydeltä ja lähettäessä kuvia ja mittaustuloksia maahan.

Myös törmäysosassa on kamerat ja se lähettää maahan kuvia, joista viimeisen uskotaan saatavan ainoastaan sekunti ennen törmäystä. Törmäysosa suuntaa kulkunsa siten, että törmäys tapahtuu komeetan ytimen auringon valaisemalle puolelle.

Irtautumisen jälkeen tarkkailuosa muuttaa kurssiaan siten, että se ehtii ennen törmäystä noin 500 km etäisyydelle komeetasta, josta se kykenee kuvaamaan ja tekemään mittauksia törmäyksen avaruuteen sinkoamasta aineesta sekä komeetan ytimen pinnan alaisesta rakenteesta.

Kuljettuaan komeetan kaasukehän (koman) läpi, luotain tekee ratakorjauksen ja palaa tutkimaan lähemmin törmäyksen vaikutuksia ytimeen, kuvaten sitä toiselta puolelta ja tehden havaintoja komeetan aktiivisuuden muutoksista. Kuvat ja mittaustulokset lähetetään maahan joko suoraan tai osa voidaan myös tallentaa ja lähettää myöhemmin. Törmäys ei vaikuta komeetan rataan.

Komeetta Tempel 1:n löytäjä oli Ernst Wilhelm Leberecht Tempel vuonna 1867. Komeetan kiertoaika Auringon ympäri on ainoastaan 5,5 vuotta.

Lisätietoja Deep Impact hankkeestä löytyy osoitteesta http://deepimpact.jpl.nasa.gov.

Kuvat/images: NASA, ESA

Taivaankappaleet