Eksoplaneettatutkimuksen Rosettan kivi — Gliese 486 b
Eksoplaneettoja on havaittu jo tuhansia. Joukossa on monia mielenkiintoisia maailmoja ja planeettojen ominaisuuksista tiedetään päivä päivältä enemmän. Olemme oppineet tuntemaan useita joillakin kriteereillä maankaltaisia kappaleita ja planeettojen ominaisuuksista on paljastunut, että oma aurinkokuntamme on varsin tylsä ja erikoinen tapa järjestää planeetat tähden kiertoradalle. Koko ala perustuu havaintoihin, joita on tehty pääasiassa kahdella toisiaan täydentävällä menetelmällä. Ensimmäiset auringonkaltaisia tähtiä kiertävät planeetat havaittiin radiaalinopeusmenetelmällä, jossa havaitaan Doppler-siirtymästä aiheutuvaa pienenpientä tähden valon puna- tai sinisiirtymää planeetan heilauttaessa sitä meihin ja meistä poispäin vetovoimansa avulla. Toinen avaruusteleskooppien Kepler ja TESS tehokkaasti mahdollistama menetelmä on ylikulkujen havainnoiminen, mikä tarkoittaa tähden näennäisen himmenemisen havaitsemista planeetan kulkiessa sen pinnan editse.
Menetelmissä on eroja ja siksi niiden mukanaan tuoma kirous vaivaa eksoplaneettatutkimusta. Ylikuluista saadaan mitattua planeetan koko mutta se on mahdollista vain harvemmalle kuin joka sadannelle planeetalle, ja silloinkin yleensä vain niille, jotka kiertävät tähteään aivan sen pintaa viistäen. Radiaalinopeushavainnoista taas saadaan arvioitua planeetan massa mutta se onnistuu helposti vain lähellä Aurinkoa sijaitsevien tähtien kiertolaisille. Siksi kahden menetelmän mahdollisuudet havaita sama planeetta ovat hyvin rajalliset, mikä on hidastanut valtavasti pienten kiviplaneettojen koostumuksen tutkimista. Voimme nimittäin arvioida planeettojen keskitiheyttä ja siten koostumusta vain, jos planeetta voidaan havaita molemmilla menetelmillä mutta sellaisia planeettoja on vain kourallinen, ja niistäkin valtaosa on liian kaukana tarkempaan tutkimukseen. Gliese 486 b kuitenkin on lähellä ja sen massa ja halkaisija on saatu mitattua.
Kuultuani tähteä Gliese 486 kiertävän planeetan löydöstä, riensin heti tarkastamaan saamani tulokset, koska muistin analysoineeni kohteen havaintoja muutama vuosi sitten. Tuloksissani ei näkynyt viitteitä planeettojen signaaleista, koska dataa oli ollut käsillä vain hyvin vähän ja havaintojen herkkyys mahdollisti mahdollisti vain yli kolmen Maapallon massaisten planeettojen havainnoinnin.. Mutta tähti on kiinnostava, koska se on yksi Auringon lähinaapuruston tähdistä. Se on punainen kääpiötähti, joita on noin kolme neljännestä kaikista tähdistä, ja joita kiertää keskimäärin ainakin kolme planeettaa. Se on vain 26 valovuoden päässä meistä, ja siten yksi lähimmistä kiviplaneetoista, jonka koostumusta voidaan arvioida (Kuva 2.). Planeettalöydön tehnyt tutkimusryhmä raportoikin sen olevan todennäköiseltä koostumukseltaan maankaltainen, metalliytimen omaava kiviplaneetta.
Eksoplaneettojen ominaisuudet tunnetaan tavallisesti huonosti, ja silloinkin vain perustuen kouralliseen numeroarvioita fysikaalisista ominaisuuksista. Tyypillisiä numeroita ovat planeetan säde ja massa, sekä arvioitu säteilytasapainon edellyttämä pintalämpötila. Niitä voidaan mainiosti vertailla Maapallon vastaaviin tunnuslukuihin. Planeetan Gliese 486 b lämpötila, noin 430 celciusastetta, ei varsinaisesti tee siitä olosuhteiltaan maankaltaista. Sama pätee näennäisesti myös planeetan kokoon ja massaan — Gliese 486 b on kooltaan noin 31% Maata suurempi ja massaltaankin noin 2.8 kertainen. Se on siis niin kutsuttu kuuma supermaapallo, jonka pinnalla nestemäistä vettä ei voi olla ja siksi elämän edellytyksiä ei ole. Mutta vaikka planeetan keskitiheys on noin neljänneksen Maata suurempi, sen koostumus on todennäköisesti hyvinkin maankaltainen. Planeetta ei koostu puhtaasti raudasta ja raskaista metalleista, vaan omaa paksun silikaattivaipan kuten Maakin. Sillä tuskin on merkittävää määrää vettä pinnallaan kuten ei Maallakaan ole (jodenkin promillen osien veden osuus planeetan massasta ei ole merkittävää), ja siltä Maan tavoin puuttuu paksu kaasuvaippa, joka on tyypillinen suuremmille planeetoille. Gliese 486 b on tavallinen kiviplaneetta, ja siltä osin hyvinkin maankaltainen kappale.
Parasta kuitenkin on Gliese 486 b:n läheisyys yhdistettynä havaintoon ylikuluista. Sen kaasukehää on mahdollista tutkia transmissiospektroskopialla tulevaisuudessa — on mahdollista tehdä havaintoja sen kaasukehän ominaisuuksista tarkkailemalla muutoksia, joita tähden valossa tapahtuu valon kulkiessa planeetan kaasukehän ylimpien kerrosten läpi. Menetelmällä on saatu tietoja useiden kaasuplaneettojen koostumuksesta mutta rakenteeltaan maankaltaisten kiviplaneettojen kaasukehien havainnointi on saanut vielä odottaa itseään. Siksi Gliese 486 b:n on sanottu olevan eksoplaneettatutkimuksen Rosettan kivi — planeetta, joka ensi kertaa antaa mahdollisuuden tarkastella Aurinkokunnan ulkopuolisten kiviplaneettojen kaasukehää ja koostumusta.
Emme ole toistaiseksi onnistuneet tekemään havaintoja kiviplaneettojen ominaisuuksista, koostumuksesta ja ja kaasukehästä, muutoin kuin arvailemalla karkeasti mitkä simuloidut rakennemallit sopisivat planeettojen havaittuihin kokoihin ja massoihin (Kuva 2.). Siksi Gliese 486 b tarjoaa uniikin mahdollisuuden. Planeetta on niin lähellä Aurinkokuntaa, että sen kaasukehän ominaisuuksia — jos sillä siis on kaasukehä — voidaan havaita lähitulevaisuudessa olemassaolevin instrumentein ja teleskoopein. Ensimmäistä kertaa pääsemme tutkimaan suorin havainnoin läheisen kiviplaneetan ominaisuuksia. Se avaa uuden ikkunan planeettatutkimuksen alalla ja tarjoaa mielenkiintoisen esimerkin koostumukseltaan Maata muistuttavasta mutta muutoin täysin erilaisesta planeettojen luokasta. Ensimmäistä kertaa pääsemme tutkimaa tarkemmin yhtä galaksimme yleisimmistä planeettatyypeistä, kuumaksi supermaapalloksi luokiteltavaa planeettaa.