Kotona Linnunradassa
Aurinko pakertaa parhaillaan läpi pienen kaasupilven. Se saapuu meitä kohti Skorpionin-Kentaurin tähtijoukon suunnalta, joka on samalla meitä läheisintä tähtien syntyseutua. Tähtiä on syntynyt noilla seuduilla jo parinkymmenen miljoonan vuoden ajan, ja hommat jatkuvat. Yksi alueen tähtiensyntypaikoista on noin 400 valovuoden päässä oleva ρ (rho) Ophiuchin molekyylipilvi, jonka tumman tomuisissa longissa tähtiä muodostuu edelleen. Osa on kuoriutunut jo esiin, kuten ρ Ophiuchi itse, joka näkyy kirkkaana sinisenä tähtenä kuvan yläoikealla. Se on moninkertainen tähti, johon kuuluu ainakin viisi osakasta. Kuvan alaosaa hallitsee vanhempi, Skorpionin-Kentaurin tähtijoukkoon kuluva nopeasti elänyt jättitähti Antares, joka on jo elämänsä ehtoopuolella ja näkyy Suomen tähtitaivaalla parhaiten keväisin. Se hikoilee pinnaltaan avaruuteen kaasua, jota se itse myös valaisee. Kuvassa näkyy myös kaksi paljon kauempana sijaitsevaa pallomaista tähtijoukkoa, M4 sekä Antareksen harsojen takana häämöttävä NGC 6144. Kuvaa ei ole väritetty.
Kuva ESO / Digitized Sky Survey 2. Maininta: Davide De Martin
Teksti ilmestyi Ursan Facebook-sivulla 5.11.2017 osana Bongaa Linnunrata –kampanjaa 8.9.–8.11.2017.
Tässä sitä kuulkaa mennään hippulat vinkuen.
Maapallo pyyhältää radallaan Auringon ympäri noin 30 kilometrin sekuntinopeudella. Vaka vanha Aurinko on planeettakuntamme keskipiste ja vain hiukan tutajaa planeettojen nykiessä sitä ympäriinsä, kaikkein eniten Jupiterin vaikutuksesta. Mutta jos laajennetaan näkymää koskemaan koko Linnunrataa, Aurinko planeettoineen ja itse asiassa koko Auringon tähtinaapurusto ei suinkaan pysy edes lähimain paikallaan vaan viilettää ympäri galaksia kulkevaa rataansa noin 250 kilometriä sekunnissa. Aurinko ei pysy paikallaan edes lähitähtien suhteen vaan posottaa kohti Herkuleen ja Lyyran rajaseutuja noin 17 kilometrin sekuntinopeudella.
Pohjoisen pallonpuoliskon taivaalla sijaitseva, noin 1500 valovuoden päässä sijaitseva Orionin molekyylipilvikompleksi on osa Paikallista kuplaa reunustavista tähtiensyntyalueista. Sen pituus on satoja valovuosia päästä päähän ja se sisältää useita erikseen nimettyjä alueita kuten Orionin suuri kaasusumu (Orionin vyön keskimmäisestä tähdestä suoraan alaspäin), Hevosenpääsumu (heti vyön vasemmanpuoleisimman tähden alapuolella) ja Barnardin luuppina tunnettu kaasukaari, jonka alkuperästä ei ole varmuutta – sen uskotaan olevan joko Orionin sumua valaisevien tähtien ulosvirtausten muovaama tai pari miljoonaa vuotta vanha supernovajäänne.
Kuva Rogelio Bernal Andreo
Aurinko puhaltaa jatkuvasti aurinkotuulena ympäröivään avaruuteen hurjaa vauhtia kiitäviä hiukkasia, jotka levittävät Auringon magneettikenttää kauas planeettojen ratojen taakse. Tämä Auringon kuplamainen vaikutuspiiri tunnetaan nimellä heliosfääri, ja se tyssähtää heikentyneenä vasten tähtienvälisen avaruuden harvaa kaasua alueella jota kutsutaan heliopaussiksi. Kaukaisimmaksi koskaan matkanneet ihmiskäsien luomukset eli Voyager-luotaimet tutkivat parhaillaan tätä aluetta, joka näyttää alkavan noin 120 Maa-Aurinko-etäisyyden päässä. Siellä puhaltaa Skorpionin tähdistön suunnalta navakka galaktinen tuuli, ja kaasun tiheys napsahtaa nelikymmenkertaiseksi. Ympäri Linnunrataa ja muualta maailmankaikkeudesta vinhasti kiitävien hiukkasten eli kosmisten säteiden määrä kasvaa voimakkaasti.
Millainen on tämä galaktinen takapihamme? Aurinko sijaitsee tällä hetkellä Orionin kierteishaaran kainalossa ja näyttää seikkailevan tietään löyhän ja kuuman, halkaisijaltaan noin 30 valovuotta olevan kaasupilven läpi. Pilvi sisältää pääasiassa vetyä ja heliumia sekä aavistuksen verran pölyä. Auringon odotetaan tupsahtavan ulos pilvestä reilun 10 000 vuoden kuluttua. Viereisen pilven reunamilla ovat menossa myös mm. Sirius, Altair ja Alfa Centaurin kolmoistähti, Aurinkoa lähin tähtijärjestelmä (ja eksoplaneetta). Pilvi tunnetaan englanniksi nimellä Local Fluff, mikä kääntyy ehkä tälle palstalle ominaiseen tyyliin Paikalliseksi pörhöksi.
Tässä kohtaa lienee syytä mainita, että nämä tähtienvälisen avaruuden kuumat alueet eivät ole samalla tapaa kuumia kuin me ne käsitämme, sillä ne ovat erittäin harvaa ainetta – huikeasti harvempaa kuin paraskaan maanpäällisessa labrassa nykyään saavutettava tyhjiö – eikä mitään kosmista käristysefektiä tapahdu. Meitä ympäröivän pilven kaasu on Auringon pintaa kuumempaa ja tässä sitä vaan silti ollaan olematta moksiskaan. Avaruuden kuuma kaasu on itse asiassa plasmaa, eli kaasua jossa atomit ovat menettäneet osittain tai kaikki elektroninsa.
Tämä pieni pilvenlonka sijaitsee suuressa kammiossa, joka sisältää äärimmäisen harvaa, noin miljoona-asteista plasmaa joka rätisee röntgensäteitä, jota syntyy kun plasman vapaana vilistävät elektronit muksahtelevat atomiytimiin. Tätä noin 1300 valovuotta halkaisijaltaan olevaa, ympäristöään harvempaa onkaloa kutsutaan Paikalliseksi kuplaksi (Local Bubble), ja Aurinko on matkannut sen halki jo useita miljoonia vuosia. Ei olla täysin yksimielisiä siitä, mitkä tapahtumat puhalsivat onkalon olemaan. Kyseessä saattoi olla supernova tai kokonainen sarja tähtiräjähdyksiä. Voi myös olla, että onkalo avautui tähtien synnyn yhteydessä.
Paikallista kuplaa kehystääkin useita tähtiensyntypaikkoja, ja niiden sisältämien osittain paljain silminkin näkyvien kirkkaiden tähtien vana tunnetaan Gouldin vyönä. Se kulkee halki maapallon taivaan, näin meikäläisestä perspektiivistä suunnilleen Kefeuksen, Perseuksen ja Orionin halki kohti Siriusta. Gouldin vyö kulkee sen verran lähellä Linnunradan kiekkoa, että näitä kahta ei välttämättä erota helposti toisistaan. Näistä tähtien lastenkamareista meille tutuin lienee Orionin sumukompleksi, jonka sisältämä Orionin suuri kaasusumu häämöttää Orionin vyön keskimmäisen tähden alapuolella ja erottuu hiukan sumumaisena paljain silminkin.
Meitä lähin, laaja tähtiensyntyalue löytyy eteläisen pallonpuoliskon ja Skorpionin-Kentaurin tähtijoukon suunnalta, jossa sen jo syntyneet kirkkaat tähdet loimottavat Etelän ristin, Kentaurin ja Suden tähdistöissä. Näiden nuorten starojen poispäin pöheltämä kaasu etenee sutjakkaasti Paikallisen kuplan tyhjyydessä ja on kutitellut meitä jo ainakin 250 000 vuoden ajan, ja näyttääkin siltä, että myös se pieni kaasupilvi jossa me tällä hetkellä matkaamme on peräisin näiden tähtien syntyseuduilta.
Aurinko jatkaa tässä ympäristössä matkaansa vielä miljoonia vuosia, kiertäen Linnunradan keskustaa noin 27 000 valovuoden etäisyydellä siitä. Yhteen kierrokseen galaksin ympäri menee vajaat 230 miljoonaa vuotta. Aurinkokunnan vanhimmat materiaalit ovat (eri alkuaineiden radioaktiivisten muotojen esiintymisen perusteella) paljastuneet iältään noin 4,568 miljardia vuotta vanhoiksi, joten Aurinko on ennättänyt kiertää Linnunradan ympäri reilut 18 kertaa. Galaktisissa vuosissa täysi-ikäisyys on siis saavutettu.
Aurinko ei kuitenkaan vain kierrä Linnunrataa vaan se sukeltelee edestakaisin kiekon läpi pari kertaa kierroksessa, noin 33 miljoonan vuoden välein. On esitetty, että pulahdukset galaksin kierrehaarojen läpi voisivat selittää osan maapallon massasukupuutoista, mutta teoria ei ole saanut taakseen vankkaa kannatusta ja on edelleen varsin kiistanalainen. Tällä hetkellä näyttää siltä, että olemme hintsusti galaksin kiekon keskitason yläpuolella ja kohoamassa vähitellen korkeammalle.
Putkahdimme siis viimeksi kiekon keskitason läpi noin 2,5 miljoonaa vuotta sitten, eli galaksin aikaskaalalla aivan hetki sitten. Se oli meillekin mukavaa aikaa: suunnilleen samoihin aikoihin kehittyi luulöytöjen perusteella mm. Homo-suku ja sen myötä ensimmäiset varsinaisesti ihmiseksi kutsutut olennot, jotka keksivät alkaa käyttää työkaluja.
Naapurigalaksissamme Suuressa Magellanin pilvessä on valtava sumukompleksi N44, joka muistuttaa Paikallista kuplaa, jonka läpi Aurinko on matkalla. Se on halkaisijaltaan noin 1200 valovuotta, siis samaa kokoluokkaa kuin omakin kuplamme. Sitä ovat kaivertaneet niin massiivisten nuorten tähtien säteily kuin supernovat, kun tähdistä raskaimmat ovat räjähtäneet. Kuvan siniset alueet ovat röntgensäteilyä ja vastaavat alueen kuumimpia paikkoja. Punaiset alueet kertovat, missä on eniten pölyä ja viileää kaasua, jotka säteilevät infrapunasäteilyä. Keltainen väri vastaa näkyvän valon aluetta ja paljastaa tähdet sekä niiden valaiseman kaasun ja pölyn.
Kuva Näkyvä valo: ESO, röntgen: NASA/CXC/U.Mich./S.Oey, infrapuna: NASA/JPL
Onko siis niin että tuollaisen pölyisenkaasuisen tähtiensyntyalueen liepeillä on tyypillisesti supernovan posauttama kupla tai useita? Eli että normaalia tiheämmän alueen lähellä on usein normaalia harvempi alue?
Kun tähtien syntyalueessa muodostuu suurimassaisia tähtiä, niiden hurja säteily availee tällaisia harvakaasuisia onkaloita muutoin tiheään kaasuun. Mitä massiivisemmasta tähdestä on kyse, sitä nopeammin sen kehitys etenee, ja ne räjähtävät supernovina varsin nopeasti (muutamissa miljoonissa vuosissa). Samaan aikaan alueella saattaa olla edelleen käynnissä pienempimassaisten tähtien kehitystä, ja supernovan sokkiaallot ja/tai nuorten tähtien ulospäin puhaltamat kaasut saattavat laukaista taas lisää tähtien muodostumista, kun ne puristavat kaasua tiiviimmäksi törmätessään siihen. Vastasiko tämä kysymykseen?
Eli vastaus on ”kyllä”. Syy kysymykseeni oli oikeastaan se että pohdiskelin millaisten seutujen läpi itse tulemme todennäköisesti lähivuosimiljoonina matkaamaan. Esimerkiksi isompi määrä pölyä saattaa tarkoittaa tähtienvälisten luotaimien vaikeutumista, kun tällä hetkellä niille olisi melko puhdas kupla tarjolla. Utilitarismia…
hei onko mahdollista että aurinkotuulen puhaltaman magneettikentän vuoksi irronneet elektronipilvet ovat syynä Paikalliseen Kuplaan?
Ei ole. Paikallinen Kupla on aivan liian suuri ja vanha piirre johtuakseen Auringon hiukkassäteilystä. Kuplan halkaisija on vähintään 300 valovuotta, ja tällä etäisyydellä on monia muitakin tähtiä, jotka ovat vain matkalla Kuplan läpi. Aurinko on ollut Kuplan alueella 5-10 miljoonaa vuotta, mutta Kuplan ovat aiheuttaneet tätä aiemmin tapahtuneet supernovaräjähdykset.