Siellä kuut syntyvät

Aurinkokunta on pakattu täyteen monen kokoisia kappaleita. Tuttujen kivisten sisäplaneettojen ja kaasumaisten ulkoplaneettojen lisäksi kotijärjestelmässämme on lukuisia tyypillistä planeettaa pienempiä kappaleita kiertämässä niin Aurinkoa kuin planeettojakin. Jupiterin ja Saturnuksen kymmenet kuut kertovat olemassaolollaan siitä, että kuut ovat luultavasti kaikkialla lukuisampia kuin planeetat. Yrityksistä huolimatta, emme ole kuitenkaan onnistuneet havaitsemaan kuita kiertämässä muiden tähtien planeettoja. Sellainen havainto olisi mahdollinen ylikulkumenetelmää käyttäen, jos suuri jättiläisplaneettaa kiertävä kuu kulkisi planeettansa mukana tähden editse himmentäen osaltaan tähdestä meitä kohti saapuvaa valoa. Havainto saattaisi olla myös mahdolinen tarkkailemalla kuun vetovoiman vaikutusta planeetan rataan — planeetan ylikulun ajankohta näyttäisi silloin muuttuvan hiukan, kun se tapahtuisi vuoroin ajoissa ja vuoroin myöhässä kuun vetäessä planeettaa puoleensa radallaan.

Mutta kuut ovat pieniä ja himmeitä, ja niiden tarkkailu on vaikeaa jo omassa järjestelmässämme. Kuiden havaitseminen kiertämässä valtavasti suurempaa kaasuplaneettaa kirkkaana roihuavan tähden vieressä kaukana avaruudessa, lukuisien vaovuosien päässä, onkin sitten suorastaa astronomisen vaikea projekti ja toistaiseksi täysin teknologisten kykyjemme tavoittamattomissa. Kuiden suoraa kuvaamista ei siten voida vielä edes ajatella mutta on olemassa myös epäsuora tapa varmistua kuiden olemassaolosta muissa tähtijärjestelmissä.

Nuorten tähtien ympärillä muodostumassa olevat planeetat loistavat kuumina keskellä tähteä ympäröivää kertymäkiekoksi kutsuttua kaasun ja pölyn muodostelmaa. Ne raivaavat vetovoimallaan materian pois ratansa lähettyviltä ja muodostavat havaittuihin kertymäkiekkoihin tummia renkaita sen merkiksi, että tähteä kiertävä aines on tiivistynyt vastasyntyneeksi planeetaksi tai planeetoiksi. Aivan olemassaolevien havaintoinstrumenttien tarkkuuden rajamailla voimme nähdä planeettoja kiertämässä tähtiään kaasun ja pölyn muodostamien renkaiden lomassa. Mahdollisuuden tarjoaa infrapuna-alueen teleskooppi ALMA, jonka huikaiseva tarkkuus riittää nuorten tähtien kertymäkiekkojen havainnointiin ja tutkimiseen. Mutta tähden PDS 70 kiekosta otetussa kuvassa näkyy muutakin. Aivan kuin myös planeettaa PDS 70 c ympäröisi oma, paljon pienempi kertymäkiekko (1).

Kuva 1. ALMA-teleskoopin infrapuna-alueen kuva muodostumassa olevasta planeettakunnasta tähden PDS 70 ympärillä. Tähden valo on suodatettu pois järjestelmän keskeltä ja näkyviin on siten saatu tähteä kertymäkiekon aukossa kiertävä planeetta PDS 70 c. Myös planeettaa näyttää ympäröivän oma kertymäkiekkonsa, josta aikojen saatossa kuut saavat alkunsa. Kuva: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.

Planeetta PDS 70 c näyttäytyy ALMA-teleskoopin kuvassa hiukan utuisena, kuin sumuverhon ympäröimänä pienenä tuhruna aivan teleskoopin erotuskyvyn rajamailla (Kuva 1.). Kyse ei kuitenkaan ole havaintojen taustakohinasta, vaan todellisesta planeettaa ympäröivästä heikosta lämpösäteilyn lähteestä. Planeetalla on ympärillään pölyn ja kaasun muodostama kiekko, jollaisia tutkijat ovat nähneet muodostuvan vääjäämättä aina heidän simuloidessaan tietokoneillaan tähtien ja planeettakuntien syntyä. Kiekoista muodostuvat kuut, joten PDS 70 c on itse asiassa syntyvien kuiden kehto ja kyseessä on ensimmäinen suora havainto kuiden synnystä ja siten olemassaolosta Aurinkokunnan ulkopuolella.

PDS 70 on noin 400 valovuoden päässä meistä mutta havainnoinnissa auttaa kertymäkiekon valtaisa koko — sillä on yhteensä läpimittaa 140 AU:n verran. Mutta itse planeettaa PDS 70 c ympäröivä kiekko on sekin halkaisijaltaan suunnilleen yhtä laaja kuin Maan ja Auringon välinen etäisyys ja siinä on materiaa ainakin muodostamaan kolme meille tuttua omaa planeettaamme kiertävää kuuta. Se ei ehkä kuulosta suurelta määrältä ainesta mutta riittää tuottamaan juuri ja juuri havaittavan määrän infrapunasäteilyä. Meidän onnemme on, että kohde on nuori ja vasta syntymässä. Kun tähdet saavuttavat aikuisuuden ja ryhtyvät loistamaan vakaasti, Auringon lailla, ne puhaltavat pois valtaosan kaasusta ja pölystä, eikä järjestelmien havaitseminen ole enää mahdollista infrapuna-alueella. Samoin, ikääntyessään planeetat jäähtyvät ja himmenevät, eivätkä ole havaittavissa vanhempien järjestelmien ulko-osista. Nuoruus siis tarjoaa ikkunan lähijärjestelmien ja jopa kuiden synnyn tutkimiseen. Ja vaikka ensimmäisen eksokuun varmennettu havainto antaa vielä odottaa itseään, tiedämme nyt varmuudella niiden syntyvän planeettojen kiertoradoille aivan samalla tavalla kaikkialla maailmankaikkeudessa.

Lisää aiheesta

Onko eksoplaneetoilla kuita?

Lähteet

1. Benisty et al. 2021. A circumplanetary disk around PDS 70 c. The Astrophysical Journal, 916, L2.