Komeetoista

Mitkä ovat komeetan eri osat?
Jokaiseen komeettaan kuuluu ydin, joka on vakaa, huokoinen jäästä, kaasusta ja pölystä koostuva keskusmassa, jonka koko on usein 1-10 kilometriä. Jää koostuu vaihtelevista määristä vettä, hiilidioksidia, ammoniakkia ja metaania. Pöly voi sisältää vetyä, happea, hiiltä, typpeä, piidioksidia ja joitakin metalleja. Ytimessä voi olla jälkiä hiilivedyistä.

Nucleus of Comet Halley from the Giotto Project, European Space Agency. Huomaa pinnalta purkautuvat kaasusuihkut. Päivän tähtitieteellinen kuva

Kun komeetat lähestyvät Aurinkoamme , ne kuumenevat ja jää alkaa sublimoitua (muuttua kiinteästä aineesta suoraan kaasuksi). Kaasu (vesihöyry, hiilimonoksidi, hiilidioksidi ja jälkiä muista aineista) ja pöly muodostavat ytimen ympärille ”ilmakehän”, jota kutsutaan ”komeetaksi”. Koomassa oleva materiaali pyyhkäistään pyrstöön.

Kun komeetat liikkuvat lähelle Aurinkoa, ne kehittävät pölystä ja ionisoituneesta kaasusta koostuvia pyrstöjä. Komeetoilla on kaksi päähäntää, pölyhäntä ja plasmapäntä. Pölyhäntä näyttää valkokeltaiselta, koska se koostuu pienistä hiukkasista – noin savuhiukkasten kokoisista – jotka heijastavat auringonvaloa. Pölyhännät ovat tyypillisesti 1-10 miljoonaa kilometriä (noin 600 000-6 miljoonaa mailia) pitkiä. Plasmapyrstö on usein sininen, koska se sisältää hiilimonoksidi-ioneja. Auringon ultraviolettivalo hajottaa kaasumolekyylit ja saa ne hehkumaan. Plasmahännät voivat ulottua kymmenien miljoonien kilometrien päähän avaruuteen. Harvoin ne ovat jopa 150 miljoonan kilometrin pituisia. Kolmas natriumpyrstö on havaittu komeetta Hale-Boppilla.

Komeettoja ympäröi leveä, ohut (harva) vetypilvi, joka voi ulottua miljoonien kilometrien päähän. Tätä kuorta ei voi nähdä Maasta käsin, koska sen valo absorboituu ilmakehäämme, mutta avaruusalukset ovat havainneet sen.

Miten komeetat nimetään?
Komeetat nimetään sen henkilön mukaan, joka ensimmäisenä ilmoittaa niiden löytymisestä. Esimerkiksi komeetta Halley on nimetty Edmund Halleyn mukaan, joka totesi, että vuosina 1531, 1607 ja 1682 havaituilla komeetoilla oli olennaisesti samat kiertoradat ja ne olivat siten yksi komeetta. Laskelmiensa perusteella hän ennusti komeetan paluun vuonna 1758 oikein, mutta valitettavasti hän ei elänyt nähdäkseen komeetta Halleya. Joskus useampi kuin yksi henkilö ilmoittaa uudesta komeetasta samaan aikaan. Tällöin nimet yhdistetään – kuten komeetta Hale-Boppin tai komeetta Shoemaker-Levyn tapauksessa.

Minkä kokoisia komeetat ovat?
Komeetan ydin on tyypillisesti 1-10 kilometrin levyinen. Pyrstö voi kuitenkin ulottua kymmenien miljoonien kilometrien päähän.

Mistä komeetat koostuvat?
Suurin osa tiedoistamme saadaan tutkimalla eri komeettojen spektrejä. Tutkijat tutkivat komeetan eri osien heijastamaa valoa. Kaasut sisältävät erilaisia alkuaineita. Jokaisella alkuaineella (kuten vedyllä), molekyylillä (kuten vedellä) tai ionilla (sähköisesti varautunut alkuaine tai molekyyli) on selvä emissio- tai absorptiokuvio, joka voidaan määrittää laboratoriossa; tätä kuviota kutsutaan spektriksi. Täsmäämällä laboratoriomittausten ja komeettahavaintojen välisiä kuvioita tutkijat voivat määrittää komeetan koostumuksen.

Jokainen komeetta koostuu samoista perusaineksista – jäästä ja pölystä. Komeetat kuitenkin todennäköisesti vaihtelevat sen suhteen, kuinka suuri osa jäästä on vesijäätä ja kuinka suuri osa muista aineista, kuten metaanista, ammoniakista ja hiilidioksidista koostuvaa jäätä. Komeetat vaihtelevat myös sen mukaan, minkälaisia hivenaineita ja hiilivetyjä niissä on.

Monet avaruuslennot, kuten Euroopan avaruusjärjestön Giotto-lento, ovat tutkineet komeettoja ja tuottaneet yksityiskohtaisia kuvia komeettojen pinnoista. Muutamissa tehtävissä on tarkoitus ottaa näytteitä komeetoista. Onnistuneen kohtaamisen jälkeen komeetta Wild 2:n kanssa NASAn Stardust-lento palauttaa komeetan pöly- ja kaasunäytteitä Maahan tammikuussa 2006. NASAn Deep Impact -tehtävä kohtaa komeetta Tempel 1:n heinäkuussa 2005, ja se laukaisee ammuksen komeetan pintaan kaivamaan reiän ja paljastamaan komeetan ytimen tuoreen pinnan. Avaruusalus kerää tietoja komeetan päästöistä ja välittää tiedot tutkijoille Maahan. Vaikka näistä tehtävistä saatavat tiedot ovat peräisin vain muutamasta komeetasta, eivätkä ne välttämättä ole edustavia, tiedot parantavat huomattavasti tietämystämme komeettojen koostumuksesta.

Miltä komeettojen kiertoradat näyttävät?
Havaintojen perusteella siitä, miten komeetat liikkuvat taivaalla, tiedemiehet ovat todenneet, että komeetat kiertävät Aurinkoa erittäin elliptisillä (soikeilla) kiertoradoilla. Täydelliseen kiertorataan kuluvaa aikaa kutsutaan komeetan jaksoksi. Komeettojen kiertoaika vaihtelee yleensä muutamasta vuodesta miljooniin vuosiin.

Missä komeetat syntyvät?
Komeetat jaetaan lyhytjaksoisiin ja pitkäjaksoisiin komeettoihin. Lyhytjaksoiset komeetat – kuten Halleyn komeetta – kiertävät Aurinkoamme alle 200 vuotta kestävillä kiertoradoilla. Niiden kiertoradat ovat lähellä samaa ratatasoa kuin Maan ja muiden planeettojen, ja ne kiertävät Aurinkoamme samaan suuntaan kuin planeetat. Näiden radan ominaisuuksien perusteella lyhytaikaisten komeettojen uskotaan olevan peräisin Kuiperin vyöhykkeeltä, joka on Neptunuksen tuolle puolen ulottuva kiekon muotoinen alue. Kuiperin vyöllä on pieniä jäisiä planeettoja, joista vain muutama on kuvattu. Ne ovat ”jäänteitä” aurinkokunnan varhaisesta muodostumisesta. Toisinaan Kuiperin vyön kappaleen kiertorata häiriintyy jättiläisplaneettojen vuorovaikutuksesta niin, että se joutuu lähelle Neptunusta ja joko lentää ulos aurinkokunnasta tai joutuu kiertoradalle aurinkokuntamme sisällä.

Pitkäkestoiset komeetat – kuten komeetta Hale-Bopp tai komeetta Hyakutake – tarvitsevat yli 200 vuotta kiertääkseen Aurinkoamme. Niiden kiertorata on satunnainen suunnan ja kiertotason suhteen. Havaituista radoista tehtyjen laskelmien perusteella pitkäkestoisten komeettojen uskotaan olevan peräisin Oortin pilvestä. Oortin pilvi on pallomainen kuori, joka saattaa ulottua 30 biljoonan kilometrin (noin 20 biljoonan mailin) päähän Auringostamme. Oortin pilven kohteita ei ole koskaan kuvattu.

Mitä tapahtuu, kun komeetta lähestyy Aurinkoamme?
Aurinkokuntamme kylmissä kaukaisimmissa osissa, Kuiperin vyöhykkeessä ja Oortin pilvessä, komeetat ovat pohjimmiltaan vain pieniä jää- ja pölykappaleita. Komeetat ovat lähes näkymättömiä paitsi silloin, kun ne lähestyvät Aurinkoamme.

Kun komeetta lähestyy Aurinkoamme, se alkaa lämmetä ja jää alkaa sublimoitua – muuttua kiinteästä aineesta kaasuksi, jossa ei ole nestemäistä vaihetta. Osa pölystä jää jäljelle jään sublimoituessa. Se muodostaa tumman, suojaavan kuoren ytimen pinnalle ja hidastaa sulamista. Joissakin paikoissa suojakerros on ohuempi, ja kaasusuihkut puhkeavat sen läpi. Kaasu ja pöly muodostavat komeetan pilven.

Aurinkomme säteilee aurinkotuulta, joka on jatkuva kaasu- ja hiukkasvirta (enimmäkseen protoneita ja elektroneja), joka virtaa ulospäin 350 kilometrin (noin 220 mailin) nopeudella sekunnissa. Auringonvalo ja aurinkotuuli pyyhkäisevät komeetan pölyä ja kaasua jälkipyrstöiksi. Koska auringonvalo ja aurinkotuuli virtaavat aina Auringon pinnasta ulospäin, pyrstöt osoittavat aina poispäin Auringosta riippumatta siitä, mihin suuntaan komeetta kiertoradallaan liikkuu. Tämä tarkoittaa, että pyrstöt voivat olla komeetan edessä, kun komeetta liikkuu poispäin Auringosta palatessaan takaisin kiertoratansa ulompaan osaan.

Kaksi erillistä pyrstöä kehittyy – plasmapyrstö ja pölypyrstö. Pyrstöjen erilaiset muodot ja kulmat johtuvat siitä, miten Aurinkomme vaikuttaa eri hiukkasiin. Ohuempi, pidempi plasmapyrstö muodostaa suoran linjan, joka ulottuu komeetasta. Tämän ionipyrstön hiukkaset ovat sähköisesti varattuja, ja aurinkotuuli työntää niitä poispäin Auringosta. Lyhyempi pölypyrstö on hieman kaareva. Pölyhännän suuremmilla hiukkasilla ei ole sähkövarausta, eikä aurinkotuuli vaikuta niihin. Sen sijaan auringonvalon voima hylkii komeetasta irtoavia pölyhiukkasia, ja ne ”jäävät” komeetan taakse sen liikkuessa Auringon ympäri.

Komeetan pyrstöt pitenevät ja muuttuvat vaikuttavammiksi, kun komeetta lähestyy Aurinkoamme. Kun komeetta lähestyy Aurinkoamme, se kuumenee ja materiaalia irtoaa nopeammin, mikä tuottaa suuremman pyrstön. Tutkijat arvioivat, että komeetta menettää 0,1-1 prosenttia massastaan joka kerta, kun se kiertää Aurinkoamme.

Mitä tapahtuu, kun Maa kulkee komeetan radan läpi?
Meteorisateet syntyvät, kun Maa kulkee komeetan elliptisellä radallaan jättämän pöly- ja kaasujäljen läpi. Hiukkaset pääsevät Maan ilmakehään, ja suurin osa niistä palaa elävässä valoshow’ssa – meteorisateessa. Joitakin meteoriparvia, kuten Perseidit elokuussa ja Leonidit marraskuussa, esiintyy vuosittain, kun maapallon rata kulkee komeetan kiertoradalle jääneen roskapolun läpi. Komeetta Halleyn jäljet aiheuttavat Orionidien meteorisuihkun. Tulevia meteoriparvia ja katseluehdotuksia löydät StarDaten listauksesta vuoden meteoriparvista.

Miksi komeetat kiinnostavat tiedemiehiä?
Tutkijat uskovat, että komeetat muodostuivat planeettojemme kanssa 4,5 miljardia vuotta sitten, joten ne sisältävät tärkeitä johtolankoja varhaisen aurinkokuntamme materiaaleista ja prosesseista. Tutkijat toivovat saavansa vielä enemmän tietoa komeetoista NASA:n Stardustin ja Deep Impactin kaltaisten operaatioiden ja Euroopan avaruusjärjestön Rosetta-operaation avulla.

Takaisin alkuun