Markku Nissinen:
Joulukuussa esiintyvä ursidien meteoriparvi on monen harrastajan vakiohavaintokohteita vuoden lopussa. Viimeaikaisilla tutkimuksilla ja mallinnuksilla tästä kohteesta on saatu uutta tietoa. Tämänkin parven tutkimuksessa on harrastajien työpanos ollut merkittävässä roolissa.
Mielenkiintoinen mallinnuskohde
Ursidien meteoriparvi on vuosittain aktiivinen 17.12.–26.12. Parven maksimi on joulukuun 22. päivänä. Varsin usein Suomessa on juuri tuolloin kovia pakkasia ja runsasta pilvisyyttä, jotka vaikeuttavat tämän meteoriparven visuaalista havaitsemista jonkin verran. Tässä suhteessa ursidit ovat selvästi haastavampi havaintokohde kuin esimerkiksi perseidit, joita voi elokuussa havaita usein mukavan lämpimien ilmojen vallitessa.
Ursidien radiantti eli säteilypiste sijaitsee Pienen karhun tähdistössä lähellä beta Ursa Minorista eli Kochabia. Radiantilla tarkoitetaan sitä pistettä taivaalla, josta meteorit näyttävät tulevan. Ursidien maksimi on varsin lyhyt ja terävä, ja maksimin kesto on tyypillisesti alle 12 tuntia. Havaitakseen menestyksekkäästi ursidien meteoriparvea, täytyy havaitsijan tästä syystä johtuen tietää maksimin tarkka ajankohta ja suunnitella havainnot sen mukaisesti.
Tavallisesti parven aktiivisuus on maksimin aikaankin melko vaatimatonta. Yleensä tunnin aikana maksimiyönä voi nähdä hyvissä olosuhteissa muutaman ursidin, jos sitäkään. Parven normaali ZHR arvo on alle 10. ZHR -luku kertoo meteoriparven aktiivisuudesta. Ilmaisu on lyhenne sanoista Zenithal Hourly Rate, mikä tarkoittaa sitä meteorien määrää, joka voitaisiin tunnin aikana havaita, mikäli meteoriparven radiantti olisi suoraan zeniitissä. Parven aktiivisuus kuitenkin vaihtelee vuosittain suuresti, sillä meteoreja aiheuttavassa pölymateriaalissa on keskittymiä, joita on nyt onnistuttu mallintamaan menestyksellisesti.
Mallinnusmenetelmät kehittyvät
Ursidien mallinnuksessa otettiin harppaus eteenpäin 1990-luvun loppupuolella matemaattisten mallinnusmenetelmien sekä havaintomenetelmien kehittyessä. Radio- ja videohavaintomenetelmät osoittautuivat erittäin hyödylliseksi meteoritutkimuksessa. Ursan meteorijaosto toimi Suomessa pioneerina radiohavaintotietouden levittämisessä 1990-luvulla. Havaitsijoista esimerkiksi Ilkka Yrjölä on saavuttanut radiohavainnoillaan huomattavaa tieteellistä tulosta pitkän ajan kuluessa.
Suomalainen jaostoaktiivi Esko Lyytinen ja NASA:n tutkija Peter Jenniskens ovat olleet uranuurtajia ursidien mallinnuksessa meteoritutkijoiden David Asherin ja Robert McNaughtin lisäksi. Ursidien mallintajien joukkoon on koko ajan liittynyt uusia henkilöitä.
Lyytinen ja Jenniskens löysivät ursideilla ilmiön, jossa meteoroidit ovat niin sanotussa 6:7 liike-resonanssissa Jupiterin kanssa. Tämän ilmiön avulla on voitu selittää ursideilla havaittuja voimakkaita aktiivisuusvuosia meteoriparven emokomeetan ollessa aphelissaan. Aphelilla tarkoitetaan sitä komeetan radan pistettä, jossa se on kauimmillaan Auringosta.
Itsekin olen ollut mukana ursidien mallintamisessa Esko Lyytisen ryhmässä 2000-luvun alkupuolelta saakka ja olen ollut mukana yhtenä kirjoittajista muutamissa ursideja koskevissa tieteellisissä julkaisuissa.
Emokomeetta 8P/Tuttlella on kaksiosainen ydin
Ursidien meteoriparven aiheuttava pölymateriaali on peräisin komeetasta 8P/Tuttle, jonka löysi Horace Parnell Tuttle tammikuussa 1858. Komeetta on jaksollinen, ja sen kiertoaika Auringon ympäri on 13,6 vuotta. Komeetan ydin on Costa Rican Arecibossa vuonna 2008 tehtyjen tutkahavaintojen mukaan kaksiosainen. Ytimen läpimitta on noin 14 kilometriä.
8P/Tuttlen ydin saattaakin siten muistuttaa komeetta 67P/Churyumov-Gerasimenkon ydintä, jonka niin ikään on havaittu olevan kaksiosainen. Viimeksimainitun komeetan ytimen luonne paljastui tutkijoille hiljattain komeettaa tutkivan Rosetta-luotaimen havainnoista. Arecibon tutkakuva 8P/Tuttlesta ja Rosetta-luotaimen ottamat lähikuvat 67P/Churyumov-Gerasimenkosta vastaavat ainakin minun mielestäni toisiaan melko vakuuttavasti.
Havaintohistoriaa
Ursidien meteoriparven löytymisajankohdan katsotaan olevan vuoden 1945 joulukuussa, jolloin parven aiheuttava komeetta oli aphelissa, eli kauimmillaan Auringosta. Tuolloin parvella esiintyi poikkeuksellisen voimakas maksimi, jonka aikana ZHR oli parhaimmillaan peräti 146. Ursideilla havaittiin samanlaiset voimakkaat maksimit myös vuosina 1986 ja 2000. Myös näiden maksimien aikana parven aiheuttava komeetta oli aphelissaan.
Esko Lyytisen radiohavaintoja ursideista vuoden 2000 maksimin ajalta. Kuva: Esko Lyytinen.
Voimakkaita aktiivisuusvuosia ja onnistuneita ennusteita
Parvella on ollut voimakkaita aktiivisuusvuosia myös parven emokomeetan ollessa lähellä periheliään, eli lähimmillään Aurinkoa. Tällaisia maksimivuosia ovat olleet esimerkiksi 1980 sekä 1994.
Komeetta oli lähellä periheliä myös vuonna 2007, jolloin ennustettiin ZHR-luvun olevan 40–80. Toteutunut ZHR-luku oli IMO:n visuaalihavaintojen mukaan 34 virhemarginaalin ollessa 5 suuntaan tai toiseen. Ennusteen mukaan maksimin oletettiin olevan kello 22–00 Suomen aikaa. Havaintojen mukaan maksimin ajankohta oli 22.12.2007 kello 23.12. Ennuste oli siis ajoituksen suhteen varsin onnistunut, joskin parven havaittu aktiivisuus jäi odotettua pienemmäksi.
Yhdistelmäkuva videohavainnoista vuoden 2007 ursidien maksimin aikana. Kuva: Timo Kantola.
Ursidimeteorien ratojen mallinnus vuoden 2007 havaintojen pohjalta. Kuvassa meteorien radat on plotattu tähtikartalle. Ratojen leikkauspisteessä havaitaan meteoriparven radiantti. Havaitsijat: Ilkka Yrjölä, Timo Kantola, Pekka Kokko, Esko Lyytinen. Kartta on tehty japanilaisella UFO-sarjan UFO-Orbit ohjelmalla.
Olimme laskeneet ennusteita ursideille paljon enemmänkin ja Jenniskensin kirjaan ‘Meteor Showers and their Parent Comets’ on koottu taulukkoon ennusteita useille vuosille eteenpäin.
Tällaisissa ennusteissa on mainittu yleensä pölyvanat nimettyinä sen vuoden mukaan, jolloin materiaali on irronnut komeetasta. Samoin yleensä mainitaan, että kuinka monta kertaa pölymateriaali on kiertänyt Auringon ympäri, silloin puhutaan, että kuinka monen kierroksen vana on kyseessä.
Jenniskens oli ennustanut vuoden 1405 vanan tuottavan pienehkön maksimin vuonna 2014 joulukuun 23. päivänä kello 01.38 Suomen aikaa. Ennusteen mukaan ZHR-luku tulisi olemaan noin 10. Maksimi esiintyikin suunnilleen ennustettuun aikaan, ja aktiivisuuden havaittiin olevan ennustettua suurempi. Myös muut mallintajat olivat saaneet ajallisesti samankaltaisia tuloksia ennusteilleen.
Itse olen ollut mukana myös leonidien meteoriparvien mallintamisessa Lyytisen ryhmässä. Ainakin minua ilahduttaa suuresti se, että tällaisia ursidien kaltaisia, aktiivisuudeltaan vähäisiä meteoriparvia pystytään mallintamaan varsin hyvin. Leonidien meteorimyrskyjen mallinnus on sikäli erilainen, että maksimin aktiivisuus on suurempi ja muutenkin tilanne on erilainen.
Haasteita mallinnuksessa
Eräs suuri haaste tällaisissa tapauksissa on komeetan radan mallintaminen varsin kauas menneisyyteen. Mallintaminen on vaikeaa tarkkojen havaintojen puuttumisen vuoksi. Komeettojen radoista ja paikoista tehdyt havainnot eivät ulotu kovin kauas menneisyyteen. Komeettojen ratoihin vaikuttavat monet tekijät, joiden vaikutuksia ei aina voida kovin tarkasti arvioida.
Näissä mallinnuksissa olemme käyttäneet Esko Lyytisen itse tekemää integrointipakettia sekä komeetan radan takaisinpäinlaskennassa, että vanojen laskennassa. Paketti sekä ohjelmisto muiltakin osin on antanut erittäin luotettavaa dataa. Työ jatkuu edelleen mallinnuksien osalta.
Pölymallit kehittyvät koko ajan
Viime kesän ACM konferenssissa Helsingissä oli esityksiä ESA:n ja NASA:n pölyn mallinnusprojekteista. Esitykset olivat vakuuttavia. Kuitenkin tällaiset yksittäiset mallinnusprojektit ovat välttämättömiä monestakin syystä. Laajoja pölymalleja käyttävissä ohjelmissa voi kuitenkin olla puutteita, jotka on osin ehkä paremminkin huomioitu esimerkiksi meidän mallinnusprojektissamme ja ohjelmissamme.
Viitteet
P. Jenniskens, E. Lyytinen, M. Nissinen, I. Yrjölä, J. Vaubaillon: Strong Ursid shower predicted for 2007 December 22, WGN, The Journal of the IMO 35:6 (2007).
Meteor Showers and their Parent Comets, Jenniskens P. (2006), Cambridge University Press.
CBET 1188 URSID METEORS 2007
CBET 4041 URSID METEORS 2014
International Meteor Organization kotisivu www.imo.net
Peter Jenniskensin sivusto ursideista ursid.seti.org
