Punaisen tähden minimaapallo

Voimme tehdä Aurinkokuntaa tutkimalla yksinkertaisen havainnon: suurin osa Aurinkokunnan kappaleista on Maata pienempiä. Se ei tietenkään hämmästytä ketään, koska maailmankaikkeudella on taipumuksena suosia pienempiä kappaleita suurempien kustannuksella. Aurinkokunnassa tiedetään yleisesti olevan neljä Maata suurempaa planeettaa, jotka ovat kaikki kaasuplaneettoja. Niistä kaksi on kaasujättiläisiä ja kaksi pienempiä jääjättiläisiä — jälkimmäinen kategoria viittaa kaasuplaneettoihin, kotka koostuvat pääosin vetyä ja heliumia raskaammista aineista, tyypillisesti erilaisista jäistä. Minineptunukset ja supermaapallot, maata suuremmat mutta Neptunusta pienemmät planeetat, Aurinkokunnasta puuttuvat, joten seuraavaksi pienemmän kokoluokan planeetat ovat suunnilleen samankokoiset ja -massaiset kiviplaneetat Maa ja Venus.

Maata pienempiä, hydrostaattisen tasapainotilan mukaisesti likimain pallomaisia kappaleita Aurinkokunnassa riittääkin sitten runsaasti. Maa on siis pallo, jonka säde on noin 6400 km. Pienemmistä planeetoista Marsin ja Merkuriuksen säteet ovat tästä noin ja 53% ja 38%. Ne ovat siten kooltaan selvästi Maata pienempiä. Ja koska planeetan massa on suhteessa sen tilavuuteen, niiden massat ovat vain 11% ja 6% Maan massasta. Suurista kuista ja Aurinkokunnan kääpiöplaneetoista lisäksi Ganymedes, Titan ja Callisto ovat kooltaan ainakin kolmanneksen Maasta, kun taas Io, Kuu, Europa, Triton, Pluto ja Eris ylittävät jokainen säteeltään 1000 km rajapyykin.

Jokainen näistä Aurinkokunnan palloista on omanlaisensa maailma, jolla on oma syntyhistoriansa, koostumuksensa, ja muut ominaisuutensa. Ne kuitenkin tarjoavat vain vilauksen siitä pienten planeettojen ja muiden kappaleiden kirjosta, joka maailmankaikkeudessa odottaa löytämistään. Ongelma vain on, että pienten maailmojen havaitseminen muiden tähtien järjestelmissä on äärimmäisen vaikeaa — kaikki havaintomenetelmät ovat sitä tehokkaampia tuottamaan havaintoja, mitä suuremmista kohteista on kyse. Siksi emme tiedä juuri mitään esimerkiksi eksoplaneettojen kuista tai eksoplaneettajärjestelmien kääpiöplaneettojen ominaisuuksista. Tuoreimman askeleen uuden tiedon äärelle kuitenkin tarjoaa lähitähteä kiertävä kuuma kiviplaneetta L 98-59 b (1).

Kuva 1. Tähteä L 98-59 kiertävien planeettojen vertailu Maahan ja Marsiin. Planeetta L 98-59 b on kooltaan Maan ja Marsin välillä. Kuva: NASA.

Maata pienempiä planeettoja on löydetty ennenkin mutta L 98-59 b tarjoaa mainion esimerkin kappaleesta, joka kiertää lähitähteä ja on massaltaan Maata pienempi. Se on pienin eksoplaneetta, jonka massa on kyetty mittaamaan radiaalinopeusmenetelmällä samalla kun koko on saatu selville planeetan ylikulkuja havaitsemalla. Planeetta on kooltaan 85% Maasta ja massaltaan noin 40% Maan massasta, asettuen kokovertailussa Maan ja Marsin välimaastoon (Kuva 1.). Parasta kuitenkin on, että koon ja massan arvioista on mahdollista laskea keskitiheys. Se on suuruudeltaan noin kaksi kolmannesta Maan tiheydestä ja tarkoittaa, että planeetalla on suhteellisesti Maata pienempi rauta-nikkeli ydin. L 98-59 b on luultavasti jokseenkin marsinkaltainen planeetta, joka onkuitenkin kooltaan hiukan Marsia suurempi. Erottavana tekijänä tosin on planeetan noin 350 celciusasteen kuumuus, joka tekee siitä ehdottomasti elinkelvottoman kappaleen.

Järjestelmän muut planeetat, joita on ainakin kolme, luultavasti jopa neljä, ovat jokainen Maata suurempia supermaapalloja mutta järjestelmän sisimmät planeetat tuskin ovat elinkelpoisia kuumuutensa ja muiden ominaisuuksiensa vuoksi. Vaikka planeetta L 98-59 d onkin keskitiheydeltään muita kevyempi, mikä viittaa siihen, että sen koostumuksesta jopa 30% olisi vettä, eivät planeetan kuumuus ja todennäköinen vesihöyrypitoisen kaasukehän voimakas kasvihuoneilmiö anna elämälle suuriakaan mahdollisuuksia sen olosuhteissa. Tuorein löytö, uloin planeetta L 98-59 f, puolestaan voi hyvinkin olla elinkelpoinen meriplaneetta. Kaikeksi epäonneksi sen ylikulkua ei kuitenkaan ole havaittu ja planeettan tiheys ja koostumus ovat siksi täysin arvailujen varassa. Tiedämme siitä vain radiaalinopeusmenetelmällä mitatun massan alarajan, joka on 2.5 kertaa Maapallon massa. Ongelmana on tietenkin se, että emme ole saaneet tehtyä havaintoa planeetan radan kallistuskulmasta ja siksi massan todellinen arvo ei ole tiedossa. Planeettojen radat ovat kuitenkin erittäin todennäköisesti likimain samassa tasossa, joten voimme päätellä, että mitattu minimimassa vastaa hyvin tarkalleen todellista massaa. Silloin L 98-59 f voisi hyvinkin tarjota paikan, jossa on elinkelpoisen vyöhykkeen tonttimaata, jos vain sen kaasukehä tarjoaa planeetan pinnalle sopivan lauhkeat olosuhteet.

Toistaiseksi tunnetaan vain kourallinen planeettakuntia, joiden planeetoista vähintään kahden koko ja massa on saatu mitattua. Olemme siten tekemässä vasta alustavaa kartoitusta siitä eksoplaneettojen erilaisten koostumuksien kirjosta, joka odottaa havaitsemista lähitähtien järjestelmissä. Maata pienempien planeettojen tutkiminen taas on vasta alkanut, koska niitä tunnetaan niin vähän. Tähden L 98-59 järjestelmän minimaapallo tarjoaa siksi astronomeille tärkeän esimerkkitapauksen Maapalloa pienemmistä planeetoista Aurinkokunnan lähinaapurustossa. Sen myötä olemme ottaneet jälleen yhden harppauksen kohti ensimmäisen kaikilta havaittavilta ominaisuuksiltaan maankaltaisen planeetan löytämistä.


Kirjoitus on julkaistu ensimmäisenä Tähtitieteellinen yhdistys Ursan blogissa Eksoplaneetta hukassa.

Lisää aiheesta

Lähteet

  1. Demangeon et al. 2021. Warm terrestrial planet with half the mass of Venus transiting a nearby star. Astronomy and Astrophysics.

Avainsanat: , , , , , , , , , , , , , ,

About Mikko Tuomi

Tähtitieteilijä, tutkija, Proxima b:n, Barnard b:n ja kymmenien muiden planeettojen löytäjä. Tähtisumusta tehty.

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggaajaa tykkää tästä: