Aurinkokunta Jyri Näränen Jyri.naranen@nls.fi http://personal.inet.fi/tiede/naranen/ Paikkatietokeskus, MML
Aurinkokunta Mikä se on, miten se on muodostunut ja mitä siellä on? Miten sitä tutkitaan? Planeetat tarkemmin seuraavalla luennolla. Oppikirja: Aurinkokunta uusiksi, Heikki Oja, URSA, 2008
Aurinkokunta Aurinko, planetaariset kappaleet, kuut, pöly 99.8% massasta Auringossa (10 30 kg) Pääosa muusta materiaalista kiertää Aurinkoa sen pyörähdysakselia vastaan kohtisuorassa tasossa (ekliptika) Koko: 121 AU (Voyager 1) heliosfäärin raja (heliopaussi) 100 000 AU Oortin pilven ulkoraja (?) Ikä: 4.6 miljardia vuotta
Aurinkokunnan kehityshistoria 1. Kylmään (10-20 K) molekyylipilveen muodostuu tihentymiä 2. Pilvi alkaa luhistua 3. Luhistumisessa vapautuu energiaa à pilvi alkaa pyöriä, lämpötila kasvaa 4. Keskiosat luhistuvat nopeiten, ympärillä oleva aine asettuu kiekoksi 5. Kun keskusta on tarpeeksi suuri ja kuuma, alkavat tähdessä ydinreaktiot ja luhistuminen päättyy
Aurinkokunnan kehityshistoria 6. Tähden ympärille jääneeseen kiekkoon muodostui niinikään tiivistymiä 7. Tiivistymät kasvavat 8. Kiekko jäähtyy, kiinteän olomuoto mahdollista
Aurinkokunnan kehityshistoria 9. Tähdessä alkavat ydinreaktiot synnyttävät aurinkotuulen ja säteilypaineen, joka puhaltaa ylijääneen kaasun pois (suurin osa). Kiekon sisäosa ensin ja ulompi myöhemmin à Erilainen koostumus. 10. On muodostunut planeetat ja suuri joukko pienempiä kappaleita Prosessi kesti noin sata miljoonaa vuotta, josta planeettojen muodostuminen muutaman miljoonan.
Aurinkokunnan kehityshistoria Aurinkomme lähellä eivät alhaisen kiehumispisteen omaavat aineet pysy kiinteinä à kiviset kappaleet. Raskaita alkuaineita aurinkokunnassa vähän à pieniä Jättiläisplaneettojen etäisyydellä useammat aineet ovat kiinteässä tai nestemäisessä muodossa à suuret nestekaasu kappaleet Neptunusta kauempana vähän materiaalia, vety-yhdisteet kiinteitä à pienet jäiset kappaleet
Aurinkokunnan kehityshistoria Pieniä kappaleita oli aluksi runsaasti. Isommat häiritsivät pienempiä à radat muuttuivat Suurin osa törmäili planeettoihin, lensi ulos Aurinkokunnasta tai vajosi Aurinkoon. Osa jäi kiertämään, muutamista tuli kuita Planeettoihin kraattereita, vettä, lämpöä, pyörähdystilan muutoksia, kuita Muissa aurinkokunnissa mahdollisesti pienkappaleita enemmän kuin meillä à jättiläisplaneetat muuttivat paikkaa
Aurinkokuntamme kehityshistoria Suuret planeetat häiritsevät yhä pienempiä kappaleita Törmäykset jatkuvat, joskin harvemmin kuin ennen
Planetaaristen kappaleiden jaottelu IAU (International Astronomical Union)...1/3 Planeetat - Kiertävät aurinkoa - Suuren kokonsa vuoksi pyöreitä - Puhdistaneet ratansa pienemmistä kappaleista Kääpiöplaneetat - Kiertävät aurinkoa - Suuren kokonsa vuoksi pyöreitä - Eivät ole puhdistaneet rataansa, eivätkä ole kuita - Neptunuksen ulkopuoleisilla kääpiöplaneetoilla alakategoria plutoidit/plutinot Aurinkokunnan pienkappaleet - Pienen kokonsa vuoksi epäsäännöllisen muotoisia
...Planetaaristen kappaleiden jaottelu (IAU)... 2/3 Pitkällisen työn tulos! (Tiedemiehet vs. tiedemiehet vs. lehtimiehet) Esim. vaihtoehtoinen jaotteluehdotus: 12 planeettaa, jotka on jaoteltu kolmeen ryhmään: - 8 klassista planeettaa - 3 plutinoa (Kuiperin vyöhykkeellä) - asteroidi (1) Ceres Jatkossa joukkoon olisi tullut lisää kappaleita
...Planetaaristen kappaleiden jaottelu (IAU) 3/3 Rajat planeetan ja kääpiöplaneetan sekä kääpiöplaneetan ja pikkukappaleen välillä eivät ole (vieläkään) tarkkaan määritelty. Esim. muoto riippuu materiaalista. " Myös asteroidi (1) Cerestä pidettiin planeettana löytymisensä jälkeen vv. 1801-1860 Ceres 950 km vs. Pluto 2300 km
Planeetat ja niiden kuut... 1/5 Maankaltaiset (terrestriset) planeetat - Merkurius, Venus, Maa, Mars Jättiläis- (joviaaniset, kaasu-) planeetat - Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus Merkurius Maa Uranus Jupiter
...Planeetat ja niiden kuut 2/5 Planeettojen radat ekliptikan tasossa Kuut: Kaikilla muilla on kuita paitsi Merkuriuksella ja Venuksella. Suurimmat kuut lähes Maan kokoisia (Jupiter, Saturnus, Neptunus) Kuiden synty. Sieppaus vai törmäys? Osa kuista kiertää väärään suuntaan
...Planeetat ja niiden kuut 3/5 Aurinkokunnan tunnetut kuut 1 2 190 67 62 27 14 5 63
...Planeetat ja niiden kuut 4/5
...Planeetat ja niiden kuut 5/5
Kääpiöplaneetat... 1/3 Viisi edustajaa varmistettu: (1) Ceres (asteroidivyöhyke) sekä Pluto, Eris, Haumea ja Makemake (Plutoidit) Muita ehdokkaita lukuisia: - asteroidivyöhykkeellä (2) Pallas, (4) Vesta, (10) Hygiea - Jopa 200 Neptunuksen takaisia Sedna, Quaoar, Varuna,... Pluto Merkurius Maa
Kääpiöplaneetat 2/3 Koostumus riippuu sijainnista Aurinkokunnassa - asteroidivyöhyke: kivisiä - Neptunuksen takaiset: jäisiä Radat - asteroidivyöhyke: ekliptikan taso, lähes ympyrä - Neptunuksen takaiset: osa kallistuneet, elliptiset Koko (halkaisija) - Eris (2330 km), Pluto (2310 km), MakeMake (1480 km), Haumea (1240 km), Ceres (950 km) Myös kääpiöplaneetoilla on kuita!
Kääpiöplaneetat 3/3 Pluto ja Charon, New Horizons (NASA) 2015 Yllä: Ceres, Dawn (NASA) 2015
...Aurinkokunnan pienkappaleet... 1/8 Asteroidit Koostumus: kiveä, monoliitti tai kivikasa Koko: 0 km 500 km Rata: PHA animaatio (http://neo.jpl.nasa.gov/orbits/) Kuita, binääri/tripla-asteroideja Päävyöhyke Lähiasteroidit Jupiter Mars
...Aurinkokunnan pienkappaleet... 2/8 Yhteenlaskettu massa pienempi kuin Kuun (päävyöhykkeellä 4% Kuun massasta)!
...Aurinkokunnan pienkappaleet... 3/8 (951) Gaspra 20 x 12 x 11 km Galileo (NASA), 1991 (243) Ida, 56 x 24 x 21 km Galileo (NASA), 1993 (253) Mathilde, 52 km NEAR (NASA), 1997 (25143) Itokawa, 687 x 287 x 264 m Hayabusa (JAXA), 2007 (433) Eros, 33x13x13 km NEAR (NASA), 2000
...Aurinkokunnan pienkappaleet... 4/8 Yllä: Phobos 27! 22! 18 km Mars-Express (ESA), 2008 Oikealla: (4) Vesta 578! 560! 458 km Dawn (NASA), 2011
Aurinkokunnan pienkappaleet... 5/8 Komeetat, asteroidit ja Neptunukset takaiset Kohteet Komeetat Koostumus: jäätä, kiviä, pölyä (vrt. Pluto) Koko: 1 km 100 km Rata: elliptinen tai ympyrä, kallistunut tai ekliptika Alunperin Neptunuksen takaisia kohteita, jotka ovat joutuneet Aurinkokunnan sisäosissa vieraileville radoille
...Aurinkokunnan pienkappaleet... 6/8 Lyhytperiodiset komeetat: Kuiperin vyö, ekliptikan tasossa Pitkäperiodiset komeetat: Oortin pilvi (Auringon nebulan kondensoitumisesta ylijäänyttä tavaraa), kallistuneet radat Pyrstö: Auringon höyrystämää ja ionisoimaa jäätä Hale-Bopp Havaittavissa vain, kun lähellä Aurinkoa Loppuunkuluneet komeetat muistuttavat asteroideja
...Aurinkokunnan pienkappaleet... 7/8 Neptunuksen takaiset kohteet Koostumus: jäätä, kiveä Koko: 0-400 km Kuiperin vyö: Neptunuksen vaikutuspiirissä (30-50 AU), lähes ympyrän muotoiset radat, eivät kovin kallistuneet (< 10 astetta). Tunnetaan n. 1000 kohdetta. Scattered disk : Neptunuksen vaikutuspiirissä, kallistuneet ja eksentriset radat, Kuiperin vyöstä?, muutamia tunnettuja kohteita
Komeetta 67P, Rosetta (ESA)
...Aurinkokunnan pienkappaleet... 8/8 Oortin pilvi: hypoteettinen, tuhat kertaa kauempana kuin Kuiperin vyö (1 valovuosi, ¼ x matka lähimpään tähteen) Sedna: radan lähin piste 70 AU ja etäisin 928 AU à ei Kuiperin vyö eikä scattered disk, Oortin pilvi lähempänä kuin ajateltu vai onko Sedna vain poikkeus?
Pöly, meteoroidit Asteroideja pienemmät kappaleet ovat meteoroideja. Niitä on lukematon määrä. Planetaarinen pöly on peräisin asteroidien törmäyksistä, komeetoista, Neptunuksen takaisten kohteiden törmäyksistä Ei pysy kauaa Aurinkokunnassa (aurinkotuuli) à päivittäin tuhansia tonneja Maan ilmakehään à koko ajan tulee lisää eli törmäykset jatkuvat
Aurinkokunnan tutkimus... Auringon tutkimus (koostumus, aktiivisuus) Planeettatutkimus (sisäinen rakenne, ilmakehät, aktiivisuus) Pikkukappaleet (radat, koostumus à törmäykset!) Aurinkokunnan laitamat (mitä siellä on?) Muiden aurinkokuntien tutkimus (eri ikäisiä à kehitysvaiheet) à Aurinkokunnan synty ja kehitys
Aurinkokunnan tutkimus... Tutkimuksen keinot (Asteroidien) sormenjälkiä Maapallolla!! Kraaterit, meteoriitit Katseet taivaalle Kaukokartoitusta teleskoopeilla! Liike, kirkkaus ja sen vaihtelu, spektri Luotaimet ja satelliitit! Lähihavaintoja 1960-luvulta (planeetat, 1986! pikkukappaleet) Ohilennot, kiertolaiset, mönkijät
Asteroidien sormenjälkiä: Todisteita törmäyksistä (1)! Tähdenlennot, tulipallot (bolidit), ilmakehäräjähdykset Peekskillin meteori 1992 Tunguska (1908) kuvattuna vuonna 1928 ja 1991
Asteroidien sormenjälkiä: Todisteita törmäyksistä (2) Meteor Crater, Arizona Kraaterit Maassa ja muilla taivaankappaleilla Kuun pintaa Selene/Kaguya -luotaimen silmin
Asteroidien sormenjälkiä: Todisteita törmäyksistä (3) Etelämanteerelta löydetty 23,000 meteoriittia Kaikkiaan: 30,000 Luultiin pitkään ilmakehän ilmiöiksi kunnes yhteys aurinkokunnan kappaleisiin keksittiin Kuusta, Marsista, asteroideilta Useita suomalaisia löytöjä, mm. Bjurbölen meteoriitti (Porvoo)
Eräs törmäys#! Asteroidin 2008 TC3 törmäys 7.10.2008 02:43UT! Ensimmäinen ennustettu törmäys!! Halkaisija n. 5 m! Räjähdys 37 km korkeudessa!seuraavien viikkojen aikana löydettiin useita meteoriitteja
Aurinkokunnan tutkimus... Kuiperin vyö teoretisoitiin 1930-luvulla.1992 alettiin havaita muitakin kohteita kuin Pluto+Charon. Valtaosa tietämyksestä perustuu kuitenkin Maasta käsin tehtyihin havaintoihin. Luotainlennoilla voidaan tarkistaa mallien todenmukaisuutta. Suuria ammattiteleskooppeja ympäri maailman käytetään aurinkokunnan tutkimukseen. Taitavat harrastajat tärkeässä osassa havaintojen teossa. Geologia, geofysiikka, yms. maatieteet näyttelevät tärkeää osaa myös aurinkokunnan tutkimuksessa.
Yhteenveto Keskustähti, Aurinko Planeetat (maankaltaiset ja jupiterin kaltaiset) Kääpiöplaneetat (asteroidivyöhykkeellä ja Neptunukset takaisilla radoilla Plutoidit ) Pikkukappaleet (komeetat, asteroidit, Neptunuksen takaiset kohteet) Kuut Meteoroidit, pöly
Kiitos!