Aurinkokuntamme massakeskipiste paikannettiin sadan metrin tarkkuudella - Tiede | HS.fi
Tiede|Avaruus

Aurinkokuntamme massakeskipiste paikannettiin sadan metrin tarkkuudella

Planeettakuntamme keskipisteen tarkasta paikasta on apua, kun tähtitieteilijät mittavat avaruuden painovoima-aaltoja ja etsivät mustia aukkoja.

Aurinkokunnan massojen keskipiste on laskettu nyt tarkasti. Massapistekin on liikkeessä Auringon pinnan lähellä. Tässä taiteilijan näkemyksessä aurinkokunta on piirretty hyvin tiiviiksi.

Julkaistu: 2.7. 21:09

Avaruudessa sata metriä ei ole matka eikä mikään. Luulisi, että metrien tarkkuuksiin on turhaa edes pyrkiä.

Mutta niinpä vain tähtitieteilijät ovat nyt laskeneet aurinkokuntamme keskuksen paikan tarkalleen, sadan metrin tarkkuudella.

Aurinkokunnan tarkka painovoimien keskipiste ei ole lähellä valtavan Auringon ydintä. Sen paikka on juuri ja juuri Auringon pinnan ulkopuolelle.

Aurinko on planeettakuntamme keskellä, mutta ei suinkaan kuin naulittuna. Koko aurinkokunta liikkuu avaruudessa.

Jokainen aurinkokunnan muu kappale myös heilauttelee Aurinkoa hieman omalla painovoimallaan, mutta vain hieman.

Fyysikot sanovat keskipistettä barysentriksi. Se tarkoittaa fysiikassa kahden tai useamman kappaleen yhteistä massakeskipistettä. Aurinkokuntamme barysentri ei sekään pysy paikallaan, vaan sen paikka liikkuu kun planeetat liikkuvat.

Aurinkokuntamme massojen keskipiste ei ole Auringon sydämessä.

Aurinkokunnan tarkalla keskipisteellä on yllättäen merkitystä tähtitieteilijöille. Sen avulla voi etsiä entistä tarkemmin mustia aukkoja ja laskea tarkemmin painovoima-aaltoja, jotka vaikuttavat kaikkialla avaruudessa. Ne ovat hyvin heikkoja, ja siksi niitä mitattaessa tarkkuus on tärkeää.

Painovoima-aaltojen mittaus liittyy pulsareihin. Ne ovat romahtaneita tähtiä, jotka ovat päätyneet pieniksi mutta massiivisiksi neutronitähdiksi.

Pulsarit pyörivät akselinsa ympäri joskus erittäin nopeasti ja kellontarkasti. Pulsarin kiertoaikaa voi laskea sekunnin osien tarkkuudella. Ne ovat kuin galaktisia kelloja.

Pulsarit lähettävät navoiltaan sädekeilan avaruuteen. Ne ovat siis kuin ajastettuja kosmisia majakoita. Sädekeiloja liikkuu maapallonkin lähellä, ja osa niistä myös osuu maapallolle.

Pulsarista tulevan pulssin poikkeamat voivat kieliä siitä, kuinka gravitaatioaallot vaikuttavat Linnunradassamme. Ne voivat saada alkunsa isoissa mustissa aukoissa tai silloin, kun sellaiset sulautuvat yhteen.

Pulsarin pulssi on niin tarkka, että siitä on hyötyä tutkijoille. Niiden avulla voi asemoida ilmiöitä tähtienvälisessä avaruudessa. Ne ovat kuin suunnistuspisteitä, joiden avulla voi määrittää paikan.

Monet observatoriot ovatkin alkaneet käyttää pulsareita painovoima-aaltojen etsinnässä. Yksi niistä on Pohjois-Amerikan Nanohertz-observatorio. Observatorion lyhenne on Nanograv.

Viime vuosina tähtitieteilijät ovat saaneet pulsarien avulla mitattua mustien aukkojen törmäyksessä syntyneitä painovoima-aaltoja hyvin herkillä laitteilla.

Linnunradan majakoiden eli pulsarien avulla Maan ja Auriinkokunnan paikka on voinut määrittää sadan metrin tarkkuudella.

”Seuraamme Linnunradan pulsareita. Olemme kuin hämähäkkejä, jotka istuvat ja väijyvät hiljaa keskellä verkkoaan”, selittää tutkimustiedotteessa tähtitieteilijä ja fyysikko Stephen Taylor. Hän on Vanderbiltin yliopiston tutkija ja mukana Nanogravin mittauksissa. Nanograv on mitannut pulsareita jo 15 vuoden ajan.

”Haluamme aistia pienimmänkin värähdyksen avaruuden verkossa”, Taylor sanoo.

Tässä tarkkuuteen vaikuttaa se, miten tarkasti tutkijat tietävät aurinkokunnan massakeskipisteen paikan.

Jos maapallon sijainti aurinkokuntamme keskukseen nähden on mitattu epätarkasti, voi se vaikuttaa pulssien mittaukseen. Ja se puolestaan vaikeuttaa ja hämää gravitaatioaaltojen etsintää.

Aurinkokunnan keskipisteen mittauksessa on tärkeässä roolissa aurinkokuntamme jättimäinen kaasuplaneetta Jupiter. Sen painovoima vaikuttaa selvästi eniten Aurinkoon planeettakunnassamme. Muiden planeettojen, kuten maapallon, vaikutus on minimaalinen Jupiteriin verrattuna.

Tiedämme, että Jupiter kiertää Auringon noin kahdessatoista maapallon vuodessa. Silti Jupiterin massaa, sen kiertorataa ja sen nopeuden vaihteluja radallaan ei vieläkään tunneta riittävän tarkasti, vaikka sitä on seurattu pitkään.

Jupiteria piti mitata tarkasti Galileo-luotaimen lennolla vuosina 1995–2003, mutta tekniset viat hankaloittivat työtä. Nyt Jupiteria kiertää Juno-luotain, ja sen mittaukset täsmentävät Jupiterista saatuja tietoja.

Pienetkin mittausvirheet esimerkiksi juuri Jupiterin kohdalla kuitenkin voivat heijastuvat gravitaatioaaltojen mittauksiin.

Tämän tutkijat huomasivat Nanograv-hankkeessa. He kun käyttävät planeettojen massoja ja ratatietoja datan mittauksien pohjana. Tässä auttaa tarkempi tieto siitä, missä tarkalleen on aurinkokunnan keskus.

Kuitenkin he saivat jatkuvasti toisistaan poikkeavia tuloksia, sanoo tähtitieteilijä Michele Vallisneri. Hän työskentelee Yhdysvaltain avaruushallinnon Nasan Jet Propulsion laboratoriossa. Näin siitä huolimatta, että tutkijat saivat pulsareista yhä enemmän dataa. Sen pitäisi tarkentaa tuloksia.

Ongelman selvityksessä auttoi ohjelma, jota tutkijat kutsuvat nimellä Bayes Ephemiksi. Se on suunniteltu mallintamaan ja oikomaan aurinkokunnan kiertoratojen mittausten epävarmuuksia.

Ohjelma on tehty tarkentamaan painovoima-aaltojen etsintää. Erityisesti Jupiterin vaikutuksen mittaus on ohjelman keskiössä.

Ryhmä sovelsi tätä kiertoratoja laskevaa ohjelmaa Nanogravin keräämiin tietoihin. Näin he pystyivät asettamaan uuden ylärajan sille, miten tarkasti painovoima-aaltoja pystytään mittaamaan.

Samalla he pystyivät laskemaan uuden, entistä tarkemman aurinkokunnan keskipisteen sijainnin. Tiedämme nyt paikkamme universumissa entistä tarkemmin.

Kun tähtitieteilijät löytävät lisää gravitaatioaaltoja, saadaan yhä parempi kuva siitä, millaisia mustia aukkoja maailmankaikkeudessa on ja miten paljon.

Mittauksista kertoi tiedelehti The Astrophysical Journal.

50 vuotta sitten avaruudesta löytyi atomikellon tarkkuudella toistuva signaali – pulsarien sykekuvioista tuli muoti-ilmiö

Luitko jo nämä?

Luetuimmat - Auto & Tiede