Esitelmä kääpiöplaneetoista

Kirkkonummen Komeetan järjestämässä esitelmäsarjassa fil. tri Jenni Virtanen kertoi aiheesta Kääpiöplaneetat Neptunuksen takana Kirkkonummen koulukeskuksen auditoriossa. Esitelmällä oli 46 kuulijaa. Helsingin yliopiston Vapaan sivistystyön toimikunta rahoitti esitelmän.

Elokuussa 2006 Kansainvälinen tähtitieteellinen unioni äänesti Pluton asemasta aurinkokunnassa: Pluto muuttui planeetasta kääpiöplaneetaksi. Mutta miksi? Esitelmässä kerrotaan kääpiöplaneetoista, joita on viime vuosina löydetty Neptunuksen takaa Aurinkokunnan ulkorajoilta. Mitä nämä kappaleet ovat ja miksi niitä tutkitaan?

Jenni Virtanen valmistui filosofian tohtoriksi vuona 2005 Helsingin yliopiston Tähtitieteen laitokselta, aiheena oli asteroidien radanmääritys tilastollisillä menetelmillä. Nyt hän on siirtynyt Geodeettiselle laitokselle Kirkkonummelle, jossa hän on Suomen Akatemian tutkijana aiheenaan Maan painovoimakentän tutkimus satelliittimittausten avulla.

Klikkaa kuvaa!
Fil. tri Jenni Virtanen esitelmöi Kirkkonummella. Kuva Seppo Linnaluoto.

Planeetat

Aurinkokunnassa oli vuosina 1930-2006 yhdeksän planeettaa, Merkuriuksesta Plutoon. Nimiä ja määritelmiä oli kokonainen kirjo, oli planeettoja, pikkuplaneettoja, pienkappaleita, asteroideja, lähiasteroideja, komeettoja, pyrstötähtiä, kuita, satelliitteja, Neptunuksen takaisia kohteita, Kuiperin vyöhykkeen kohteita jne.

Luokittelukriteereinä oli massa/koko, muoto, kaasukehä, vulkanismi jne. Mikä on planeetta? Tämä riippui siitä, keneltä kysyi! Myös ensimmäisenä uutenavuotena v. 1801 löydettyä asteroidi Cerestä pidettiin vuoteen 1860 planeettana. Se on 950 km läpimittainen, kun taas Pluton läpimitta on 2300 km.

Kansainvälinen tähtitieteellinen unioni IAU määritteli täsmälleen nämä asiat elokuun lopulla 2006. Planeetta kiertää Aurinkoa, se on muodoltaan pallomainen ja se on tyhjentänyt ratansa lähiympäristön. Muodostettiin uusi taivaankappaleiden luokka, kääpiöplaneetat. Ne kiertävät Aurinkoa, ovat muodoltaan pallomaisia, eivät ole tyhjentäneet ratansa lähiympäristöä eivätkä ole satelliitteja. Loput aurinkokunnan kappaleet ovat pienkappaleita, englanniksi small solar-system bodies.

Aurinkokunnassa on siis 8 planeettaa Merkuriuksesta Neptunukseen. Kääpiöplaneettoja on kolme: Pluto, Eris ja Ceres. Loput aurinkokunnan kappaleet ovat pienkappaleita: asteroidit, komeetat, kuut ja Neptunuksen takaiset kappaleet.

Klikkaa kuvaa!
Kahdeksan suurinta tunnettua Neptunuksen takaista kappaletta kuineen. Vertailun vuoksi kaistale maapalloa kuvan alareunassa.

Kuiperin vyöhyke

Kuiperin vyöhykkeellä ymmärretään Neptunuksen takaisia kappaleita. Vyöhykkeen olemassaolon ennustivat Kenneth Edgeworth ja Gerard Kuiper 1940-luvulla. Kaukaisuutensa ja himmeytensä vuoksi ensimmäiset kohteet löydettiin vasta 1990-luvulla (Plutoa lukuunottamatta). Kuiperin vyöhykkeen kappaleet edustavat aurinkokunnan jäisiä fossiileja. Tunnettuja kappaleita on jo yli 1000. Ennusteiden mukaan on noin 40,000 kpl yli 100 km kokoista kappaletta.

Kuiperin vyöhykkeen kappaleet voidaan luokitella ratojen perusteella dynaamisiin ryhmiin: ensinnäkin plutiinoihin, jotka ovat resonanssissa 2/3 Neptunuksen kanssa (kiertoaikojen suhde) ja päävyöhykkeeseen. Lisäksi on kappaleita muissa resonansseissa sekä hyvin soikeilla ja kaltevilla komeettamaisilla radoilla kiertäviä kappaleita.

Pluton tapaus

Miksi Pluto pudotettiin planeettojen joukosta? Yksinkertaisesti siksi, että 2000-luvulla löydettiin runsaasti Pluton kokoluokkaa olevia kappaleita. Näytti siltä, että Pluto on normaali Kuiperin vyöhykkeen kappale.

Mm. vuonna 2002 löydettiin vajaan 800 km kokoinen Ixion, 2003 löydettiin 1700 km kokoinen Sedna ja Eris kooltaan 2400-3000 km ja 2004 800-1800 km kokoinen Orcus.

Pluton etsiminen

Plutoa alettiin etsiä vuonna 1846 löydetyn Neptunuksen radan selittämiseksi. Neptunuksen radassa näytti olevan häiriöitä, joita tunnetut aurinkokunnan kappaleet eivät selittäneet. Sopivan kirkkaan kaukaisen kohteen löysi Clyde Tombaugh valokuvista etsimällä 18.2.1930. Kuva oli otettu jo 19.3.1915.

Pluton massa selvisi vasta kun Pluton kuu Kharon löydettiin 1978. Aikaisemmin Plutoa oli luultu jopa maapalloa suuremmaksi.

Klikkaa kuvaa!
Jenni Virtasen esitelmää kuunteli 46 henkeä. Kuva Seppo Linnaluoto.

Pluton ominaisuudet

Pluto on nelinkertainen järjestelmä. Pluton kiertoaika Auringon ympäri on 248 vuotta. Se rata on melko soikea, se oli vuosina 1979-1999 lähempänä Aurinkoa kuin Neptunus. Sen rata on myös melko lailla eri tasossa kuin planeetoilla.

Pluton läpimitta on 2300 km. Vuonna 1978 löydetyn Kharonin läpimitta on 1200 km. Vuonna 2005 löydettiin kaksi uutta kuuta, Hydra ja Nix. Niiden koot ovat 130-160 km.

Voitaisiin oikeastaan sanoa, että Pluto ja Kharon muodostavat kaksois-kääpiöplaneetan, sillä niiden painopiste on Pluton pinnan ulkopuolella päinvastoin kuin kaikilla muilla planeetoilla. Tätä systeemiä taas kiertäisi kaksi kuuta.

Klikkaa kuvaa!
Kuva Plutosta ja sen kolmesta kuusta. Kuva Hubble.

Pluto on ylivoimaisesti parhaiten tunnettu Neptunuksen takainen kohde. Havaintomme kattavat 35 % sen radasta, ensimmäinen valokuvauslevy Plutosta on vuodelta 1914. Spektrin avulla on saatu tietoa sen pintamateriaalista, se on typestä, metaanista, häästä ja vedestä koostuvaa jäätä.

Tähdenpeittojen avulla on saatu selville, että Plutolla on ohut typestä ja metaanista koostuva kaasukehä. Se lienee karkaamassa avaruuteen.

Kharonin ohikuluista ja Hubble-avaruuskaukoputkella on saatu selville Pluton pinnan kartta.

Klikkaa kuvaa!
Kuva Seppo Linnaluoto.

Luotain Plutoon

Nasa lähetti New Horizons -luotaimen kohti Plutoa tammikuussa 2006. Sen on tarkoitus kohdata Pluto vuonna 2015. Se ohittaa helmikuussa 2007 Jupiterin, jolta se ottaa lisävauhtia. Sen päätehtävänä on Pluton ja Kharonin geologinen ja morfologinen kartoitus.

Plutoon saavuttuaan luotaimen vauhtia ei hiljennetä kiertoradalle pääsyä varten, sillä siihen ei ole varattu polttoainetta. Luotaimella onkin aikaa tutkia Plutoa ja sen kuita vain joitakin tunteja kestävän ohilennon aikana. Lentoa suunniteltaessa kuista tunnettiin vain 1978 löydetty Kharon. 2005 Plutolta löydetyistä kaksi muusta kuusta, Hydrasta ja Nixistä saataneen myös lisätietoja. Ohilennon jälkeen se jatkaa matkaansa kohti Kuiperin vyöhykettä. 2016-2020 luotaimen on määrä tutkia muita Kuiperin vyöhykkeen kohteita.

New Horizons oli vaarassa peruuntua kun rahoitusta supistettiin. Amerikkalaiset koululaiset vaikuttivat osaltaan sen toteutumiseen, kun he halusiavat tietää enemmän Plutosta.

Muita kääpiöplaneettoja

Plutoa hieman suuremman kääpiöplaneetta Eriksen kiertoaika Auringon ympäri on 557 vuotta. Sen radan epäkeskisyys on vielä huomattavasti Plutoa suurempi. Sillä on Dysnomia-kuu. Avaruusteleskooppi-Hubblen optisista havainnoista on saatu Eriksen kooksi 2400 km. Heijastuneen lämpösäteilyn perusteella taas sen kooksi on saatu 3000 km.

Tällä hetkellä tunnetaan puolisen tusinaa ehdokasta kääpiöplaneetoiksi. Niistä mielenkiintosin on vielä nimeämätön kappale 2003EL61. Siltä tunnetaan kaksi kuuta. Sen kooksi on arvioitu 1600 km. Sen massa tunnetaan tarkasti sen kuiden liikkeiden perusteella. Se on 28 % Pluto-systeemin massasta. Sen tiheys on saatu kirkkauden vaihtelusta, se on 2,6-3,3 g/cm3. Kääpiöplaneetan pinnalla on vesijäätä.

Yhteenveto

Mikä on sitten uusien määritelmien tieteellinen merkitys? Nyt on tutkijoiden käytössä uusi, yksiselitteinen ja selkeä luokittelu aurinkokunnan kohteille. Jos Pluto löydettäisiin nyt, se olisi vain yksi Neptunusta kaukaisemmista kappaleista. Pluton kokoisia kappaleita löydetään todennäköisesti lisää. On jopa mahdollista, että varsinaisia planeettojakin vielä löydetään. Kääpiöplaneetat ja muut Neptunusta etäisemmät kappaleet ovat aurinkokunnan historian tutkimuksen testikappaleita. Nyt on kolme hyväksyttyä kääpiöplaneettaa, tusina uutta on "odotuslistalla". Aktiivinen tutkimus jatkuu!

Pluto on yhä ainutlaatuinen. Se löydettiin varhain, vaikkakin käytännössä vahingossa ja tunnetaan parhaiten.

Komeetan esitelmäsarjassa seuraavana on vuorossa professori Jukka Maalampi, jonka aiheena on Eisteinin viimeinen unelma. Esitelmä pidetään tiistaina 6.2. klo 18.30 alkaen Kirkkonummen koulukeskuksen auditoriossa.

Seppo Linnaluoto