Helsingin yliopisto

Gaia-avaruusteleskooppi mittasi Aurinkokunnan kiihtyvyyden

Jaa

Gaia-avaruusteleskoopin avulla on selvitetty Aurinkokuntamme kiihtyvyys sen kiertäessä Linnunradan keskustaa. Gaian Aurinkokunnalle mittaama liike suhteessa tähtiin noudattaa 1800-luvun suomalaistähtitieteilijän tulosta.

Aurinkokunnan kiihtyvyys paljastuu kaukaisten kvasaarien näennäisenä liikkeenä kohti Linnunradan keskusta. (ESA/Gaia/DPAC)
Aurinkokunnan kiihtyvyys paljastuu kaukaisten kvasaarien näennäisenä liikkeenä kohti Linnunradan keskusta. (ESA/Gaia/DPAC)

Suomalaistutkijat ovat mukana massiivisessa hankkeessa, jossa tuotetaan kolmiulotteinen kartta galaksistamme. Kartta valmistuu vuoteen 2024 mennessä. Gaia-avaruusteleskoopin tuottama havaintodata parantaa myös satelliittipaikannusta.

Euroopan avaruusjärjestö ESA julkaisi Gaia-avaruusteleskoopin havaintodataa tänään 3.12.2020 (engl. Gaia Early Data Release 3 eli EDR3). Tämä on jatkoa vuosien 2016 ja 2018 DR1- ja DR2-julkistuksille. Gaia tuottaa tarkkaa tietoa mm. Linnunradan tähdistä, kaukaisista ekstragalaktisista kvasaareista ja Aurinkokuntamme asteroideista.

Kvasaarit ovat kirkkaita tähtimäisiä kohteita, joiden suuntien avulla pystytään määrittämään esimerkiksi planeetta Maan asento avaruudessa. Gaian mittaamien kvasaarien paikkojen avulla luodaan myös uusi nykyistä tarkempi vertausjärjestelmä, jossa tähtien, Aurinkokunnan kohteiden, mutta myös satelliittien paikat määritetään.

– Gaian tuottama tieto vaikuttaa tulevaisuuden satelliittipaikannuksen tarkkuuteen. Paikannussatelliittien paikat ja Maan asento avaruudessa määritetään kvasaarien suuntiin kiinnitetyssä vertausjärjestelmässä. Sen tarkkuus ja ajantasaisuus ovat kriittisiä paikannuksen tarkkuudelle, sanoo professori Markku Poutanen Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksesta.

Kvasaarien tarkat havainnot mahdollistivat ensimmäistä kertaa Aurinkokunnan kiihtyvyyden laskemisen.

– Gaian mittaama Aurinkokunnan liikkeen kiihtyvyys Linnunradan keskusta kohti on (2.32±0.16) x 10^-10 m/s^2 eli likimäärin kaksi sadasmiljardisosaa Maan painovoiman aiheuttamasta kiihtyvyydestä maanpinnalla, kertoo tähtitieteen professori Karri Muinonen Helsingin yliopiston fysiikan osastosta. Hän toimii samalla Paikkatietokeskuksen tutkimusprofessorina.

Gai­an avul­la tutkitaan Au­rin­ko­kun­nan as­te­roi­de­ja

Gaian tietojenkäsittelystä vastaa Euroopan laajuinen verkosto DPAC (Data Processing and Analysis Consortium) yli 300 tutkijan voimin. Helsingin yliopiston Aurinkokunnan tutkijat osallistuvat Gaian tietojenkäsittelyyn monella eri tavalla.

– Vastaamme Gaian havaitsemien uusien asteroidien päivittäisestä ratalaskennasta. Laskujen perusteella pystytään järjestämään seurantahavaintoja maanpäällisillä teleskoopeilla, Muinonen kertoo.

– Osallistumme asteroidien paikka-, kirkkaus- ja spektrihavaintojen validointiin ennen tietojenjulkistuksia. Havaintodataan perustuvat tutkimuksemme keskittyvät asteroidien ratojen, pyörimisperiodien ja -akseleiden, massojen, muotojen, sekä pintojen rakenteen ja koostumuksen määrittämiseen. Maan lähiavaruuden asteroidien törmäystodennäköisyyksien laskennassa vertausjärjestelmien tarkkuus on täysin olennaista, Muinonen jatkaa.

Gaia-havaintoja asteroideista julkaistiin DR2-tietojenjulkistuksen yhteydessä keväällä 2018 (14 099 asteroidia). Keväällä 2022 on DR3-julkistuksessa luvassa kymmenkertainen määrä paikka- ja kirkkaushavaintoja sekä ensimmäistä kertaa myös spektrejä.

Mo­nen vuo­den työ ja mil­jar­de­ja täh­tiä

Tänään julkaistua EDR3-havaintodataa Gaia on kerännyt vuoden 2014 heinäkuun lopulta lähtien. Aineisto sisältää muun muassa paikka- ja kirkkaustietoa 1,81 miljardista tähdestä ja väritietoa 1,55 miljardista tähdestä 34 kuukauden ajalta. Aineisto yli kolminkertaistaa tarkkojen vertausjärjestelmien eli koordinaatistojen perustana olevien kvasaarien lukumäärän 1,61 miljoonaan.

Kyseessä on sekä lukumäärien että tarkkuuksien kannalta huikea parannus aiempiin julkistuksiin. Uusin havaintodata antaa myös vihjeitä siitä, miten valtaisa aineisto tullaan saamaan kolmannessa tietojenjulkistuksessa keväällä 2022 (DR3) ja lopullisessa tietojenjulkistuksessa (DR4) vuoden 2024 jälkeen.

Gaia havainnoi tähtitaivaan kohteita järjestelmällisesti niin sanotun Lagrangen L2-pisteen läheisyydessä 1,5 miljoonan kilometrin päässä Maasta Auringon vastaisessa suunnassa. Gaia havainnoi lähes kahta miljardia Linnunradan tähteä parhaimmillaan asteen sadasmiljoonasosan tarkkuudella. Tuloksena on syntymässä kolmiulotteinen kartta galaksistamme.

Ani­maa­tio näyt­tää täh­tien liik­keen tu­le­vai­suu­des­sa

Gaian tuottamasta datasta on mallinnettu, miten tähdet tulevat liikkumaan Linnunradassa. Tutkijoiden tuottamassa animaatiossa seurataan satunnaisotoksella valittujen 40 000 tähden liikettä taivaalla. Animaatiossa mennään aina 1,6 miljoonaa vuotta tulevaisuuteen.

Animaatio: Tähtien ennustettu matka taivaan halki. (ESA/Gaia/DPAC)

– Animaatioissa lyhyet ja pitkät viirut kuvaavat paikkamuutoksia 80 000 vuoden aikana. Edelliset liittyvät pääasiassa kaukaisiin tähtiin, jälkimmäiset taasen poikkeuksetta läheisiin tähtiin. Ajoittain lyhyet viirut kasvavat pitkiksi ja pitkät taasen kutistuvat lyhyiksi. Tämä liittyy niin ikään tähtien muuttuviin etäisyyksiin Aurinkokunnasta, toteaa Muinonen.

Animaation lopussa tähdet näyttävät kaikkoavan vasemmalta ja kokoontuvan oikealle. Tämä johtuu Aurinkokunnan liikkeestä suhteessa tähtiin. Vastaava ilmiö voidaan nähdä liikuttaessa metsäisen saarekkeen keskeltä sen reunalle: edessä olevat puut näyttävät harvenevan mutta samalla kasautuvan liikkujan taakse.

– Tämä osoittaa Aurinkokunnan keskimääräisen liikkeen suhteessa ympäröiviin tähtiin. Suomalaisittain on erityisen mielenkiintoista, että liike on sopusoinnussa Friedrich Wilhelm August Argelanderin (1799-1875) uraauurtaville tutkimuksille Aurinkokunnan liikkeestä 1800-luvulla, kertoo Muinonen.

Argelander oli ensimmäinen, joka määritti aurinkokunnan liikkeen suunnan avaruudessa Helsingin yliopiston eli silloisen Keisarillisen Aleksanterin-Yliopiston Observatoriossa. Havainnot hän oli tehnyt vielä Turun observatoriossa meridiaaniympyrällä 1827-1831 ennen observatorion siirtoa Helsinkiin. Helsingissä hän valmisti tähtiluettelon "DLX stellarum fixarum positiones mediae ineunte anno 1830", ja kuten nimikin kertoo, luettelo sisälsi 560 tähden tarkat paikat.

Kva­saa­rien lii­ke on Au­rin­ko­kun­nan lii­ket­tä

Tarkasti ottaen tähtivirrat sisältävät tiedon sekä tähtien että Aurinkokunnan liikkeestä Linnunradan keskuksen ympäri. Gaian kvasaarihavainnoista päästään kiinni Aurinkokunnan kiihtyvyyteen, joka liittyy tähän rataliikkeeseen.

Gaia on mitannut kaukaisille kvasaareille näennäiset liikkeet taivaalla. Liikkeet ovat äärimmäisen pieniä, karkeasti tuhannesosa 3 000 valovuoden etäisyydellä olevien tähtien liikkeestä. Näennäinen kvasaarivirta vie Linnunradan keskukseen, mihin suuntaan Linnunradan keskusta kiertävä Aurinkokunnan kiihtyvyys siis osoittaa.

Gaia on todellisuudessa mitannut Aurinkokunnan absoluuttisen liikkeen suhteessa kaukaiseen maailmankaikkeuteen. Liike johtuu Linnunradan mutta myös kaikkien muiden maailmankaikkeuden kohteiden aiheuttamista gravitaatiovoimista.

Lue lisää

Gaian EDR3 (3. 12. 2020) tietojenjulkistuksen kotisivu

Gaian aineisto paljasti, että tähtien ratoihin vaikuttaa nyt menossa oleva pienemmän galaksin törmäys Linnunrataan (26. 4. 2018)

Gaia-sa­tel­liit­ti löy­si en­sim­mäi­sen uu­den as­te­roi­din­sa (26.2.2017)

Tu­los­sa on tark­ka kol­miu­lot­tei­nen mai­se­ma Lin­nun­ra­das­ta (7.2.2014)

ESA:n tiedotustilaisuus Gaian ensimmäisestä datajulkaisusta pidettiin syyskuussa 2016

Euroopan avaruusjärjestön ESA:n Gaia-sivut

Argelanderista lisää teoksessa Tähtitieteen vaiheita Helsingin yliopistossa - Observatorio 150 vuotta

Li­sä­tie­to­ja

Professori Karri Muinonen, Helsingin yliopisto ja Maanmittauslaitos, karri.muinonen@helsinki.fi, 050 415 5474, Asteroidien muotojen, pyörimistilojen ja pintojen ominaisuuksien määritys Gaian fotometriasta

Professori Markku Poutanen, Maanmittauslaitos, markku.poutanen@maanmittauslaitos.fi, 040 718 2152, Vertausjärjestelmät 

Dosentti Mikael Granvik, Helsingin yliopisto ja Luulajan teknillinen yliopisto, mikael.granvik@helsinki.fi, 050 521 7209, Asteroidien ratojen ja massojen määritys Gaian astrometriasta

Dosentti Antti Penttilä, Helsingin yliopisto, antti.i.penttila@helsinki.fi, 050 524 0968, Asteroidien koostumusten analyysi Gaian spektroskopiasta

https://youtu.be/cEsfqFDSpm0
Animaatio

Kuvat

Aurinkokunnan kiihtyvyys paljastuu kaukaisten kvasaarien näennäisenä liikkeenä kohti Linnunradan keskusta. (ESA/Gaia/DPAC)
Aurinkokunnan kiihtyvyys paljastuu kaukaisten kvasaarien näennäisenä liikkeenä kohti Linnunradan keskusta. (ESA/Gaia/DPAC)
Lataa
Aurinkokunnan kiihtyvyys paljastuu kaukaisten kvasaarien näennäisenä liikkeenä kohti Linnunradan keskusta.(ESA/Gaia/DPAC)
Aurinkokunnan kiihtyvyys paljastuu kaukaisten kvasaarien näennäisenä liikkeenä kohti Linnunradan keskusta.(ESA/Gaia/DPAC)
Lataa
Tähtien ennustettu virta taivaan halki. (ESA/Gaia/DPAC)
Tähtien ennustettu virta taivaan halki. (ESA/Gaia/DPAC)
Lataa
Tähtien ennustettu virta kokonaisuutena.
Tähtien ennustettu virta kokonaisuutena.
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Helsingin yliopisto
Helsingin yliopisto
PL 3
00014 Helsingin yliopisto

02941 911 (vaihde)http://www.helsinki.fi/yliopisto

Helsingin yliopisto on yli 40 000 opiskelijan ja työntekijän kansainvälinen tiedeyhteisö, joka toimii neljällä kampuksella Helsingissä ja usealla muulla paikkakunnalla Suomessa. Se on toistuvasti maailman sadan parhaan yliopiston joukossa. Helsingin yliopisto on perustettu vuonna 1640.

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat mediatiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Helsingin yliopisto

Yli 10 miljoonan euron EU-hanke valjastaa tekoälyn ja genomitiedon sairauksien ennaltaehkäisyyn18.1.2021 13:07:35 EETTiedote

Helsingin yliopiston koordinoimassa viisivuotisessa EU-hankkeessa pyritään kehittämään ja hyödyntämään uudenlaisia genomitietoon perustuvia sairastumisriskin arviointiin soveltuvia työkaluja. INTERVENE-hankkeen tavoitteena on osoittaa tekoälyn hyödyntämisen edut genomitietoon perustuvia sairastumisriskiarvioita laadittaessa sekä testata riskitiedon hyödyntämistä käytännön potilastyössä.

Hammasriipukset kertovat hirven tärkeästä asemasta kivikaudella14.1.2021 12:49:21 EETTiedote

Miltä tuntuisi kävellä yllä takki, mekko tai hame johon on kinnitetty kolmisensataa hirven etuhammasta? Hirvi oli pohjoisen havumetsävyöhykkeen kansojen merkittävin eläin, ja etuhampaat ehkä hirven halutuin osa. Etuhampaista tehtiin riipuksia, joita sidottiin kuiduista tai jänteistä tehdyillä nauhoilla. Noin 8200 vuotta sitten eläneiden metsästäjä-keräilijöiden haudoista löytyneiden tuhansien hirvenhammaskorujen valmistustekniikka kertoo yhtenäisestä kulttuurista ja tarkoista säännöistä.

Pienilmasto muovailee ja mullistaa pohjoisen hyönteisyhteisöjä ja niiden vuorovaikutusprosesseja: kasvituhoja ja loisintaa14.1.2021 10:26:36 EETTiedote

Ilmasto ja sen muutokset vaikuttavat paitsi lajeihin myös lajien muodostamiin monimutkaisiin vuorovaikutusverkkoihin. Nyt Helsingin yliopiston Spatial food web ecology -tutkimusryhmä osoittaa, miten pienilmasto muotoilee eliöyhteisöjen jokaista osaa yksittäisten lajien runsauksista lajien vuorovaikutuksiin ja vuorovaikutuksista syntyviin kasvintuhoihin. Näiden tulosten valossa näyttää, että ilmastonmuutos voi mullistaa pohjoisen hyönteisten valtarakenteet.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme