Kosmiset lähinaapurit

Maailmassa on monta mittatikkua. Tähtitieteilijät käyttävät niistä ehkäpä erikoisimpia. Juuri kenenkään kokemuspiiriin ei mahdu sellaista perusmittaa kuin ”valovuosi”, joka tarkoittaa valon vuodessa kulkemaan matkaa. Sellainen matka on täysin mahdotonta käsittää nisäkkäälle, jonka kokemuspiiriin kuuluvat senttimetrit, metrit ja kilometrit muttei mitta, joka kattaa ”yhdeksän ja puoli miljoonaa miljoonaa kilometriä”.

Valovuosi on kuitenkin käytännöllinen mittatikku. Galaktisessa mittakaavassa sitä on helppoa käyttää tähtien etäisyyden mittaamiseen. Lähimmät tähdet sijaitsevat muutaman valovuoden etäisyydellä. Galaksimme keskustan supermassiivinen musta-aukko taas sijaitsee noin 27000 valovuoden päässä. Kaikki taivaalla näkemämme tähdet ovat jossakin siinä välissä.

Tiedämme nykyään lähitähtien tarkat etäisyydet — kiitos Gaia avaruusteleskoopin, joka on kyennyt mittaamaan ne ennätyksellisen tarkasti käyttäen hyväkseen tähtien parallaksia. Parallaksimittauksen (Kuva 1.) idea on yksinkertainen. Mitä lähempänä tähti on, sitä enemmän se näyttää siirtyvän vuosittain suhteessa taustataivaan tähtiin, kun sitä katsotaan hiukan eri suunnista Maan kiertäessä radallaan Aurinkoa. Loppu on helppoa kolmiomittausta ja tuloksena lähitähtien etäisyydet tunnetaankin jo neljän merkitsevän numeron tarkkuudella.

Kuva 1. Parallaksi tarkoittaa tähden näennäisen paikan muuttumista taivaalla suhteessa taustataivaan tähtiin katsoessamme sitä eri kohdista Maan rataa Auringon ympäri.

Parallaksin mittaaminen on periaatteeltaan yksi helpoimmista tähtitieteellisistä mittauksista. Parallaksi tulee kreikasta ja tarkoittaa ”vaihtelua”. Kun tähden paikan vuotuinen vaihtelu taivaalla on yhden kaarisekunnin, eli yhden kuudeskymmenesosan asteen kuudeskymmenesosasta (eli kaariminuutista), sen etäisyys on yhden parsekin verran. Lähin Kentaurin tähdistön tähti, eli Proxima Kentauri, omaa 0.77 kaarisekunnin parallaksin, eli se on 1.3 parsekin tai 4.2 valovuoden etäisyydellä.

Lähin Kentauri

Auringon lähinaapurusto alkaa lähimmästä Kentaurista, eli tähdestä nimeltä Proxima Kentauri. Se on Alpha Kentaurin kolmoistähden himmein C-komponentti, A:n ja B:n ollessa tällä hetkellä radoillaan hiukan kauempana. Proxima on kolmikosta ainoa, jonka kiertoradalta on havaittu planeetta (1).

Vielä äskettäin tähtitieteilijöillä ei ollut varmaa tietoa siitä, kiertääkö Proxima todella tähtien A ja B muodostamaa tiiviimpää paria. Kolmikko muodostaa kuitenkin tähtien keskinäisen vetovoiman toisiinsa sitoman kolmoistähden, jossa Proxima kiertää hiljalleen parin A+B ympäri kerran puolessa miljoonassa vuodessa (2). Mutta miten voimme olla siitä varmoja?

Ensimmäinen vihje saadaan havaitsemalla, että Proxima, A ja B ovat avaruudessa toisiaan lähellä. Paljaalla silmällä A ja B eivät ole erotettavissa toisistaan niiden läheisyyden vuoksi, vaan ne näyttäytyvät yhtenä kirkkaana tähtitaivaan kohteena, tähtiparina, joka loistaa Kentaurin tähdistön kirkkaimpana kohteena. Huomattavasti himmeämpi Proxima puolestaan erottuu vain teleskoopilla noin kahden asteen päässä A+B parista. Se tarkoittaa kuitenkin valtavaa 0.06 parsekin etäisyyttä, joka on noin 13000 kertaa suurempi kuin Maan ja Auringon välinen etäisyys.

Proxima myös liikkuu taivaalla samaan suuntaan A:n ja B:n kanssa niiden kiertäessä radallaan Linnunradan keskustan ympäri. Se on toinen vihje. Toisiaan kiertävien tähtien ominaisliikkeen galaksissamme on oltava likimain saman suuruista.

Ratkaisevaa on kuitenkin Proximan liike suhteessa pariin A+B. Laskelmien mukaan Proxima ei liiku niin nopeasti, että se kykenisi pakenemaan A+B parin vetovoimakentästä (2). Sen matka galaksimme keskustan ympäri jatkuu siis kieppuen, puolen miljoonan vuoden sykleissä, A+B parin ympäri, ellei jonkin lähelle tulevan tähden vetovoima muuta tilannetta tulevaisuudessa.

Kauas tähdet karkaavat

Tähdet eivät pysy samalla paikalla taivaalla, eivät suhteessa toisiinsa eivätkä suhteessa Linnunradan keskustaan. Ne muodostavat dynaamisen järjestelmän, joka on aina muutoksen kourissa ja jossa yksittäiset tähdet ohittavat toisiaan lähietäisyydeltä niiden sattuessa toistensa lähelle radoillaan.

Kuva 2. Aurinkoa lähimpänä sijaitsevat tähdet. Lähimpien tähtien luettelo muuttuu melkoisella tavalla sadan tuhannen vuoden aikana.

Vaikka Proxima Kentauri on juuri nyt Auringon lähin tähtinaapuri, noin 25000 vuoden kuluttua se on siirtynyt radallaan A+B parin toiselle puolelle kolmikon lähestyttyä vain kolmen valovuoden päähän Auringosta. Noin 38000 vuoden kuluttua lähimpänä Aurinkoa on himmeä Barnardin tähti. Ja 46000 vuoden kuluttua lähimmän tähden tittelin ottaa ”hetkeksi” (Kuva 2.) punainen kääpiötähti Gliese 445.

Tähtitaivas saattaa näyttäytyä muuttumattomana teknisen ihmissivilisaation näkökulmasta katsottuna mutta ihmislaji on nähnyt sen muuttuvan hiljalleen kymmenien tuhansien vuosien kuluessa. Dinosaurusten valtakaudella, runsaat sata miljoonaa vuotta sitten, Aurinko puolestaan sijaitsi suunnilleen Linnunradan toisella laidalla ja tähtitaivaassa ei ollut ainuttakaan ihmislajille tuttua tähtikuviota.

Kosminen lähinaapurusto on siis olemassa vain hetken. Se muuttuu jatkuvasti vuosimiljoonien kuluessa. Ihmislajin kuoltua sukupuuttoon noin miljoonan vuoden kuluttua, mikä on nisäkäslajien keskimääräinen elinikä, uudet lajit näkevät erilaisen tähtitaivaan. Aurinkokunnan kosminen lähinaapurusto näyttää silloin täysin erilaiselta.

Lähteet

1. Anglada-Escude et al. 2016. A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri. Nature, 536, 437.
2. Kervella et al. 2017. Proxima’s orbit around α Centauri. Astronomy and Astrophysics, 598, L7