Neljapäev, 30. mai 2019

Sandro Casutti hingematvad astrofotod

Pisikeses Šveitsi mägikülas elav astrofotograaf Sandro Casutt on jäädvustanud hämmastavaid fotosid galaktikatest, udukogudest ja tähtkujudest meie planeediga esiplaanil. Tõenäoliselt kasutab ta fotode koostamisel erinevaid säriaegu, mitmikvõtteid ja perspektiivitehnikaid.
Andromeeda galaktika - meile lähim hiidgalaktika, mis on Linnuteest umbes kaks korda suurem.


Zervreila Laguun


Põhja-Ameerika udukogu (vasakul) ja Plejaadid (paremal).

Hobusepea udukogu Orioni molekulaarpilve koosseisus.

Põhja-Ameerika udukogu.

PS: kuigi Andromeeda galaktika tundub esimesel fotol hiiglaslik, ei tasu unustada, et läbimõõdult paistab see meile sama suur kui kuus täiskuu ketast üksteise kõrvale asetatuna. Palja silmaga näeme me sellest vaid heledat tuuma.

Teisipäev, 28. mai 2019

Teadusrahastusest taganemine

Tõrva Astronoomiaklubi ei ole ise teadust tegev asutus. Oleme kõigest teadust armastav ning seda edastav ühendus, mis toetub igal oma sammul tõeliste teadlaste igapäevasele tööle mõista meid ümbritsevat universumit. Selle töö eest väärivad nad õiglast tasu ja tunnustust ning riikliku toetust uute ja huvitavate uurimissuundadega tegelemiseks. Nii nagu mujal meie planeedil, nõnda ka Eestis. Sellest tulenevalt mõistame karmilt hukka värske valitsuse otsuse taganeda mõne kuu eest allkirjastatud kokkuleppest tõsta teaduse rahastamine riigieelarvest 1 protsendini sisemajanduse kogutoodangust.

Eesti pildistatuna tudengisatelliit EstCube 1 pardalt

Esmaspäev, 27. mai 2019

Fermi paradoks ehk kus nad kõik siis ikkagi on?

Ühel 1950. aasta suvepäeval kolleegide seltsis lõunatades olla Itaalia osakestefüüsik Enrico Fermi äkki hüüdnud: "Aga kus nad siis ikkagi on?". Vaatamata küsimuse mõningasele kohatusele said tema kaaslased kiiresti aru mida mees sellega mõtles. Nimelt tundis Fermi huvi selle vastu, et miks ei ole meid ümbritsev maailmaruum täidetud ilmingutega maavälisest elust. Teisisõnu, miks ei kiha maailmaruum kaugete tsivilisatsioonide raadiosignaalidest, tähtedevahelistest laevadest ja sondidest?

Itaalia osakestefüüsik Enrico Fermi
Siinkohal tasub kohe ära mainida, et nii nagu ei avalda andekdootlikud lood ja hägusad fotod väidetavatest maavälistest laevadest ja nende navigaatoritest (mõnikord vääralt nimetatud ka UFO-deks) erilist muljet tänapäeva teadlastele, ei näinud ka Nobeli laureaadist Fermi ja tema kolleegid neis midagi enamat kui inimliku enesepettuse moodsat alavormi. Nagu ütles Richard Feynman (samuti Nobeli preemi võitnud füüsik) aastaid hiljem: "Ma arvan, et on palju tõenäolisem, et teated lendavatest taldrikutest on pigem tuntud maapealse irratsionaalsuse kui tundmatu määvälise ratsionaaluse ilmingud."
Milles aga seisneb antud paradoks? Paradoks ei ole midagi muud kui näiline vastuolu kahe vastastikuse, kuid loogiliselt õigustatava hoiaku vahel. Antud juhul tekib vastuolu vaatlustulemuste ja tõenäosuste vahel. Ühelt poolt ei näe me enda ümber mingit suurt tulnukate sagimist, teisalt mõeldes näib, et universum peaks justkui elust pakatama. Sellel teisel hoiakul on mitu head põhjendust/haritud väidet (sellega seotud Drake võrrandi kohta loe pikemalt alt):
  • Meie Galaktikas on miljardeid meie Päikese sarnaseid tähti, millest paljud on meie omast miljardeid aastaid vanemad.
  • Päris kindlasti on nende tähtede ümber hulgaliselt Maa-sarnaseid planeete ja kui Maa on nende seas tüüpiline, siis paljudel neist on juba (ammu) tekkinud intelligentne elu.
  • Mõned neist tsivilisatsioonidest on jõudnud etappi, kus nemad või nende sondid suudavad reisida tähtedevahelises ruumis.
  • Isegi tänapäevaste vahenditega saavutavas suhteliselt aeglases tempos oleks võimalik Linnutee läbi uurida mõne miljoni aastaga.
Kõik need väited olid Fermi ajal mõeldavad ja olemas. Kiire arvutuse kohaselt, mille ta olevat selle sama suvepäeva lõunapausil teistele ette vuristanud, peanuks meid ammu tulnukate tsivilisatsioonide esindajad külastama. Või siis vähemalt nende sondid. Fermi enda toonast järeldust, mis on tänapäeva säilinud läbi kuulajate mälestuste, vaatame hiljem. Seni aga vaatame mõnda paljudest lahendustest, mida on pakutud ja millest igaüks võib täiesti vabalt ka tõele vastata.
  • Elu on tõeline haruldus
Mõnikord ka "Haruldase Maa hüpoteesi" kandev oletus ütleb, et elu teke ja elu arengu suurte verstapostide, nagu näiteks seksuaalse paljunemise ja hulkraksete organismide teke võib olla ülimalt ebatõenäoliste astrofüüsikaliste, geoloogiliste, keemiliste ja muude kokkulangevuste tulemus. Teiste sõnadega on elu või vähemalt piisavalt keeruka elu tekkeks vajaminev keskkond nii spetsiifiline, et seda on terves Universumis seniste miljardite aastate jooksul juhtunud vaid üksikud korrad, kui mitte vaid üksainus kord.
Mõistmaks kõiki keerulise bioloogia saabumiseks vajaminevaid samme füüsikalistest ja keemilistest aspektidest võib silme eest kirjuks minna. Esiteks on meil vaja asuda galaktika siseselt sobivas asukohas(tuuma lähedal on liiga ohtlik, ääres on liiga rahulik), meie täht peab olema piisavalt stabiilne, me peame asuma tähest õigel kaugusel kus huvitavad keemilised reaktsioonid saavad toimuda, planeet peab olema algmaterjali jaoks õiges suuruses, Jupiteri sarnane hiidplaneet peab kaitsma seda kosmoseprügi eest, planeedil peab olema magnetväli, laamtektoonika, atmosfäär, suur hulk vett, evolutsioon peab toimima pika aja jooksul ning tegema mitu suurt "avastust" jne.
Kuigi see võib, ja osadele ka kindlasti kõlab, väga inimkeskse arutluskäiguna, on kõiki neid pisiasju vaja intelligentse ehk seega keerulise elu tekkeks. Kui taevast sajab vihamana kive ja kiirgust, kui täht üritab planeeti tappa ja vaakumi kõleduses rebivad molekulid end ise koost ei näe iial ilmavalgust ei astronoomid ega arvutid.
  • Jah, intelligentset elu on, aga tsivilisatsioone mitte
Elu on Maal eksisteerinud 4 miljardit aastat, aga esimene tsivilisatsiooniehitaja perspektiiviga liik arenes siin kõigest 3 miljonit aastat tagasi. Võib ju täitsa olla, et universum õitseb lopsakast elust, kellest paljusid võiksime sarnaselt delfiinide või primaatidega nimetada intelligentseteks, kuid kes ei jõua ookenidest või vihmametsadest eales kosmosereisideni.

Ainus teadaolev tõeliselt arenenud tsivilisatsioon universumis. Foto tehtud Rahvusvahelise Kosmosejaama pardalt.
Teine võimalus on, et tsivilisatsioonid küll eksisteerivad, kuid nende tehniline võimekus on ebapiisav endast märku andma või meie jaoks tuvastada. Ühesõnaga ei pruugi nad olla piisavalt targad. Nagu ütles astrofüüsik Stephen Hawking: "On ebaselge kas intelligentsusel on (loodusliku valiku kontektsis) pikaajalist väärtust".
  • Intelligentne elu hävitab ennast
Sellest on kirjutatud terveid raamatuid ja kui me ennast varsti ei hävita, kirjutatakse veel edasigi. USA astronoom Carl Sagan on seda kahetsusväärset võimalust kaaludes arvanud, et umbes sada aastat peale tuumareaktsioonide ja raadioastronoomia avastamist kestab tsivilisatsiooni elus puberteediaeg ja kui me selle tormilise vaheetapi üle elame, siis võime me (või meie kauged järglased) kesta miljoneid aastaid. Paraku näib, et see lootus võib olla lollide lohtus. Keskkonna saastumine ja häving, globaalsed kliimamuutused, ressursside ammendumine, tuumapommide kujutlematu potentsiaal hävinguks, tsivilisatsioonide kollapsilained ja ohtlikud mängud tehisintellektidega - kõik need näivad olevat "targa" elu olemasolu lõpetavateks teguritest.
Kalduvust enesehävitamiseks saab edukalt vaadata ka termodünaamilisest vaatenurgast. Elu on tervikuna korrastatud füüsikaline süsteem, mis võitleb entroopia vastu suurendades oma komplektsust (mitte segi ajada keerukusega). Selle kasvuga muutub süsteem ebastabiilseks ja haavatavaks. Võib olla on tsivilisatsiooni etapp, milles saab võimalikuks tähtedevaheline kommunikatsioon, selle vältimatu enesehävingu ettekuulutaja.
  • Intelligentne elu hävitab teisi
On pakutud, et mingist teatud tehnoloogilise võimekuse määrast alates kaldub intelligentne elu hävitama teisi intelligentseid liike. Selle motiivideks võivad olla hirm, ahnus, paranoia, agressioon. Oleks näiteks väga raske ette kujutada, et Maal areneks inimeste kõrval paralleelselt teine intelligentne ja tehniline tsivilisatsioon (näiteks vaalalistest). Me lihtsalt kõrvaldaksime igasuguse sellise arengu juba eos, kuna ressursid on piiratud ja meile ei meeldi jagada. Midagi sarnast võib juhtuda kosmosesügavustes, kus üksikud esimesed tehnoloogilised tsivilisatsioonid piiravad tahtlikult või tahtmatult teiste tekkimist.
Eriti ulmeliselt kõlava oletuse kohaselt saaks taolist ennetustööd teha näiteks isepaljunevate sondide abil, mis kord avastanud elu sisaldava planeedi, jäävad seda pikemaks ajaks jälgima. Kui sealne evolutsioon hakkab arenema intelligentsuse poole, on aeg sondil sekkuda ja konkureeriv liin kõrvaldada. Selle hüpoteesi kohaselt on universumis kas väga vähe omavahel sõdivaid intelligentseid tsivilisatsioone või oleme meie juhuslikult esimene.
  • Perioodilised massilised väljasuremised
Dinosauruste väljasuremine arvatava asteroidi kokkupõrke tulemusel on parim näide. On täiesti mõeldav, et planeete tabavad aeg-ajalt suured katastroofid (massiivsed vulkaanipursked, asteroidid, gammakiirguse sähvatused), mis kui mitte ei hävita kogu elu, siis hävitab vähemalt tsivilisatsiooni enne kui see suudab kosmosesse levida.

Nii nagu dinosaurused hukkusid juhusliku astreroiditabamuse tõttu võib kõigi tsivilisatsioonide eluiga jääda suhteliselt lühikeseks. Kas siis loodusliku või enda poolt põhjustatud katastroofi tõttu.
  • Kosmos on liiga suur
Vahemaad tähtede vahel on meeletud ja isegi valguse kiirusel liikuval raadiosignaalil kulub sadu tuhandeid aastaid jõudmaks ühest Linnutee servast teise (rääkimata siis teistest galaktikatest, mille vahemaid mõõdetakse miljonites valgusaastates). Isegi kui mõni tulnukate tsivilisatsioon võtab praegusel hetkel vastu esimese piisavalt võimsa meie planeedilt pärineva raadiosignaali (ütleme, et II maailmasõja päevilt ehk siis umbes 80 valgusaasta kaugusel), siis nende vastust peame me ootama veel omakorda 80 aastat. Vahemaid suurendades tuhandete valgusaastateni, muutub dialoog kahe tsivilisatsiooni vahel suhteliselt mõttetuks. Lisaks degradeerub ja nõrgeneb raadiosignaal igasse suunda levides üsna kiiresti ning lihtsast ja ühesest signaalist võib aastasadade jooksul saada arusaamatu müra.

Raadiosignaali nõrgenemine kauguse kasvuga. Sama kehtib igasuguse elektromagnetkiirguse puhul.

Inimkond on ümbritsevat taevast raadioteleskoopide abil süstemaatiliselt kuulanud umbes 60 aastat. Siiani kostuvad sealt vaid looduslikud signaalid. Osad on pakkunud, et võib olla ei ole tulnukate signaalid ja sondid lihtsalt veel meieni jõudnud. Kuna aga 60 aastat on Linnutee elueaga võrreldes jaburalt väike aeg, on ülimalt ebatõenäoline, et meie tsivilisatsioon juhtus tekkima täpselt ajal mil galaktika alles hakkab raadiosignaalidest kihama.
  • Tähtedevahelise kolonisatsiooni raskused
On väga raske öelda kui kallis oleks tsivilisatsiooni jaoks tähtede vaheline reisimine. Sondid oleksid suhteliselt odavad, kuid kolonistidega täidetud kosmoselaevad, mis peavad meile teadaolevate füüsikaseaduste kohaselt liikuma igal juhul valgusest aeglasemalt, nõuaksid ehitamiseks tohutult ressursse. Et tähtede vahel haigutavad hoomamatult suured tühimikud, peaksid need laevad veetma korraga sadu või tuhandeid aastaid kosmoses, teadmata kindlalt, kas järgmise tähe juures avaneb neil võimalus oma varusid täiendada. Lisaks ei saa tsivilisatsioon olla kindel, kas reisile saadetud kolonistide kauged järglased jagavad samu motiive, millega nad teele pandi. Tuhandete aastate jooksul tekib taolistel põlvkonnalaevadel oma kultuur ja tsivilisatsioon. Näiteks võivad nad areneda spetsiaalselt eluks kosmoses, mistõttu ei paku neile enam huvi elu planeetidel. Miks üldse saata kedagi või midagi nii pikajalisele reisile?
  • Me ei oska õigesti kuulata
SETI (Search for extraterrestrial intelligence ehk intelligentse elu otsing) programmid kuulavad kosmost teatud eeldustele toetudes, millest tulnuklik elu ei pruugi kinni pidada. Näiteks võivad nad kasutada kas väga kiiret või väga aeglast andmevahetust või raadiosagedusi, mida me peame obskuurseteks. Lisaks keskendume me oma otsingutes Päikese-sarnastele tähtedele, mis võib olla viga.
Suurim väljakutse on aga ümbritseva universumi suurus ning meie poolt kasutatavate raadioteleskoopide tundlikus. Näiteks ligi 300 meetrise läbimõõduga Arecibo raadioobservatoorium on üks planeedi tundlikumaid instrumente, kuid Maalt lähtuvaid igapäevaseid raadio- ja telesignaale suudaks see tuvastada kõigest 0,3 valgusaasta kauguselt (1/10 vahemaast lähima täheni). Seega vajame me kas oluliselt tundlikumaid instrumente või peame me kinni püüdma väga konsentreeritud raadiosignaali. See viimane eeldab, et teised tsivilisatsioonid neid ka saadavad ja meie juhtume asuvat õigel hetkel õiges kohas ning taevast õiges sageduses kuulamas.

Maalt pärinevate raadio(tele)signaalide järjestus ja ulatus võrreldes meile lähimate tähtedega. Mulli suurus on umbes 80 valgusaastat, mille sisse mahub kõigest mõnisada lähimat tähte. Vaidluskohaks on, et kui tuvastavad need signaalid loomuliku degradeerumise tõttu oleksid.

Näiteks Arecibo observatooriumi kasutati 1974. aastal saatmaks üht sellist sümboolset signaali. M13 täheparve poole pandi teele binaarne sõnum, mis andis väga robustse ülevaate meie asukohast, inimesest ja DNA ehitusest. Kogu sõnum kestis umbes 3 minutit. Selleks, et keegi seda sõnumit saaks vastu võtta, peaks ta asuma signaali teel ning seda meie suunast täpselt õigel ajahetkel kuulama.
  • Raadiosignaale kasutavad ainult algajad
Tehnoloogilise tsivilisatsiooni jaoks võivad raadiosignaalid kasutuses olla kõigest esimeste arenguetapide jooksul, peale mida nad kasutavad meie jaoks veel tundmatuid või tuvastamatuid suhtlusviise. Juba meie näitel on näha kuidas inimkond on asendamas suhteliselt suurte kadudega raadiosignaale efektiivsemate valguskaablite vastu (näiteks televisioon). On oletatud, et kõrgelt arenenud tsivlisatsioonid võivad raadio asemel kasutada neutriinosignaale, mida me alles õpime tuvastama.
  • Neil on tegemist
Võib olla kaasneb kõrge arenguga huvipuudus ümbritseva universumiga suhtlemiseks ja selles reisimiseks. Kui tsivilisatsioon allutab planeedi keskkonna enda võimu alla ning suured tehnilised probleemid kaovad, pöörduvad nad pigem virtuaalse meelelahutuse kui avastamisretkede poole. Füüsiline maailm ei paku neile enam huvi.
  • Kõik kuulavad, aga keegi ei saada
Äkki on mõni tehniline tsivilisatsioon küll võimeline Maale signaale saatma, aga selle asemel nad lihtsalt kuulavad. Kui enamus või kõik tsivilisatsioonid on sellised, võib Linnutee olla täidetud kuulavate tsivilisatsioonide poolt. Sellist olukorda nimetatakse SETI paradoksiks.
Ka meie endi näitel on näha vastumeelsust kosmosesse signaale saata. Mõned üksikud korrad (näiteks Arecibo sõnum) on endaga toonud kaasa pahameele turvalisuse ja raharaiskamise teemadel. Isegi kui me tuvastaksime maavälise signaali, tekiks tõsine arutlus sellele vastamise üle. Kes esindab Maad? Kas me ikka suudame vastata? Mida me peaksime üldse vastama?
  • Loomaaia hüpotees
Intelligentsed tsivilisatsioonid on kõikjal meie ümber, kuid mingil põhjusel ei taha nad meiega ühendust võtta. Võib olla nad kardavad sellega häirida meie loomuliku arengut. Muidugi kogu asi kukuks kokku kui kasvõi üks tsivilisatsioon otsustaks seda rikkuda. See tõenäosus tõuseb proportsioonis tsivilisatsioonide arvu kasvuga. Kui aga üks esimestest ja võimsamatest tsivilisatsioonidest on kehtestanud selle karmi seaduse või normina, võivad teised karta karistust.
Selle hüpoteesiga on lähedalt seotud planetaariumi hüpotees, mille kohaselt on Päikesesüsteem isoleeritud ning meile vaadeldav universum on simuleeritud selliseks, et selles ei tunduks muud elu olevat. Antropoloogidest tulnukad saavad seega meid jälgida täielikus isoleerituses.
Ühe kolmanda hüpoteesi kohaselt leiutab bioloogiline tsivilisatsioon varem või hiljem tehisintellekti, mis tähendab tavaliselt esimese hukku. Seega on universum täidetud tehisintellektidega, kes ei taha või ei huvitu primitiivsest bioloogilisest elust. Kohe kui inimkond enda tehisintellekti leiutab ning hukkub, võetakse meie tehniline järeltulija avasüli tehismõistuste kollektiivi vastu.
  • Suhelda on ohtlik
Maavälised tsivilisatsioonid võivad olla jõudnud järeldusele, et igasugune suhtlus võib olla neile või teistele ohtlik. Kui mitte otseselt, siis näiteks läbi levivate ideede. Huvitaval kombel võib selle põhjuseks olla Fermi paradoks iseenesest (või selle maaväline ekvivalent). Kui universum on vaikne, siis sellel võib olla mingi väga hea põhjus ning poleks mõistlik seda status quod rikkuda. Näiteks mis siis kui Linnutee on täidetud tapja-sondide poolt, kes automaatselt arenenud tsivilisatsiooni hävitavad?

Võib olla on intelligentse elu loomuses hävitada konkurente ja võib olla sellepärast meie ümber vaikus valitsebki.
  • Nad on siin
Päris suur hulk inimkonnast usub, et vähemalt osad UFO-d (tundmatud lendavad objektid) on maavälist päritolu. Teaduslik üldsus on aga arvamusel, et kuigi me ei suuda neist osasid küll tuvastada või seletada, on asi veenvatest tõenditest kaugel.
Muidugi on võimalik, et valitsused varjavad teadmist maavälisest elust või näiteks kosmosest leitud signaalidest. Ajalugu on aga õpetanud, et igasugused saladused ja vandenõud ei kesta valitsuste omandis kaua. Meie loomuses on huvitavaid saladusi välja rääkida.
___________________________________________________________________________________

Kuigi lahendusi Fermi paradoksi kohta on pakutud sadu, ei ole me veel võimelised täie kindlusega ühtki neist välistama või kinnitama. Võib olla ei juhtu seda kunagi. Samal ajal otsingud jätkuvad - nii raadioteleskoopidega kui ka otseste vaatlustega (kuigi mitte eriti suures mastaabis, kuna taolisteks projektideks ei taheta reeglina palju raha jagada). Küsimus on ju sisuliselt eksperimentaalne - nad kas on olemas või ei ole. Senikaua kuni tõendeid puuduvad, pole midagi häbiväärset järelduses, et me lihtsalt ei tea.
Mis aga on neist kõige tõenäolisem? Nii nagu Fermi ja tema kolleegid 70 aastat tagasi järeldasid, on kosmos väga suur paik ja vahemaad raskesti ületatavad. Elu teke on haruldane ja Linnutees elame me pigem äärealadel - kaugel selle metropoliitsest südamest.

Isegi kui Linnutee on vaikne ja üksildane on universum täidetud galaktikate poolt. Neis igas vähemalt sama palju tähti kui meie omas. Foto Hubble kosmoseteleskoobi poolt. Praegu arvatakse, et galaktikaid on universumis kokku ligi triljon.

PS: Fermi paradoksi tasub vaadelda eelkõige meie galaktika ehk Linnutee kontekstis. Kas elu ja intelligentset elu võib asuda teistes sadades miljardites galaktikates, ei saa me tõenäoliselt mitte kunagi teada.


Drake võrrandist

Tuleme korraks tagasi tõenäosuste juurde, mis on Fermi paradoksi aluseks. Ehk siis kui palju tehnilisi tsivilisatsioone, kellega me saaksime põhimõtteliselt suhelda võiks ikkagi Linnutees leiduda? Esimese meetodi selle hindamiseks lõi USA astronoom ja astrofüüsik Frank Drake 1961. aastal, kui ta pani kirja ühe lihtsa võrrandi, mis kannab siiani tema nime:
N = R(*) x f(p) x n(e) x f(l) x f(i) x f(c) x L
N on tsivilisatsioonide hulk Linnutees, millega oleks meil võimalik suhelda. Omavahel lihtsalt korrutavad tegurid on:
R(*) - meie galaktikas toimuv keskmine tähetekke määr (tähte aastas)
f(p) - kui paljude nende tähtede ümber võivad asuda planeedid (murdarv)
n(e) - keskmine arv planeete ühe tähe ümber mis võivad olla elu jaoks sobivad (täisarv)
f(l) - kui paljudel neist planeetidest võib elu tekkida (murdarv)
f(i) - kui paljud neist võivad areneda intelligentseks eluks/tsivilisatsiooniks (murdarv)
f(c) - kui paljud neist jõuavad tehnoloogilise tsivilisatsioonini, mis suudaks saata maailmaruumi tuvastavaid signaale (murdarv)
L - aeg kui kaua sellised tsivilisatsioonid tuvastavaid signaale kosmosesse saadavad (aastates)
Valem on ilus ja elegantne. Sellega on ainult üks jama - me ei tea ühegi teguri täpset väärtust. Kui esimest kolme suudame me astronoomiliste vaatlustega vähemalt üha paremini täpsustada, siis ülejäänute väärtusi võime me ainult oletada. Näiteks kui paljudel planeetidest võib tekkida elu? Pole aimugi. Siiani saame me kindel olla, et see on tekkinud vähemalt ühel planeedil terves universumis. Sellest teadmisest on aga võimatu midagi statistilist järeldada.
Vaatamata sellele on valemit erinevate väärtustega lugematuid kordi läbi proovitud. Drake ise kasutas selleks 1961. aastal olemasolevaid parimaid hinnanguid järgnevalt:
R(*) - 1 täht aastas (konservatiivne)
f(p) - 1/5 kuni 1/2 ehk viiendikul kuni pooltel tähtedest on planeedid (konservatiivne)
n(e) - 1 kuni 5 nendest planeetidest võivad olla elu tekkeks sobilikud (optimistlik)
f(l) - 1 ehk 100% nendest planeetidest tekib elu (väga optimistlik)
f(i) - 1 ehk 100% elust jõuab intelligentsete olenditeni (väga optimistlik)
f(c) - 1/10 kuni 1/5 nendest suudavad saata kosmosesse raadiosignaale või sonde (väga optimistlik)
L - 1000 kuni 1 000 000 000 (miljard) aastat kestab nende tsivilisatsioon (optimistlik)
Minimaalsete väärtustega arvutades saab valemi tulemuseks 20. Maksimaalsete väärtustega aga 50 miljonit. Kuna tegurid on tundmatud järeldas Drake, et kõige õigem oleks valemi tulemuseks võtta selle viimane teguri väärtus ehk siis Linnutees on hetkel 1000 - 1 000 000 000 tsivilisatsiooni.
Tänapäevaste teadmiste juures oskame me valemi kolme esimese teguri kohta juba midagi väita. Näiteks Linnutees toimuv tähetekke on umbes 1,5 - 3 tähte aastas. Eksoplaneetide massilise leidmisega võime öelda, et peaaegu kõigi tähtede ümber on planeedid (teine tegur ligineb 1-le). Elu tekkeks sobivaid taevakehasid võib nende seast olla aga kõigest 0,4.
Elu tekke osakaal nende hulgas on aga sama ebakindel kui 60 aastat tagasi. Kui me oleksime vahepeal näiteks avastanud mikroobse elu Marsilt või Jupiteri kuudelt, saaksime me öelda, et elu teke on väga tõenäoline. Aga me ei ole teinud sellist avastust ning ainult ühe juhtumi põhjal (elu Maal) ei saa me midagi tõelist väita. Intelligentse elu tekke tegur on neist eriti suure vaidluse all. Osad väidavad, et selline keeruline elu on väga raske tekkima, kuna see nõuab palju kokkusattumusi ja hüppelisi evolutsioonilisi arenguid (hulkrakuline elu, seksuaalne paljunemine, jne). Samuti on suure vaidluse all kui paljud tehnilised tsivilisatsioonid tõepoolest tahavad või suudavad raadiosignaalidega suhelda (ülal sai sellest ka pikemalt räägitud).

Inimkonna poolt kosmosesse jõudnud raadiosignaalide ulatus (sinine, noolega) võrreldes Linnutee suurusega. Läheb ligi sada tuhat aastat enne kui sfäärina valguse kiirusel paisuv raadiomull terve Galaktika täidab.

Tsivilisatsiooni kestvus on jällegi suur küsimärk. USA teadusajaloolane Michael Shermer on näiteks arvutanud, et keskmine tsivilisatsiooni vanus on kusagil 304 aastat. Kuna aga ajaloos on ühe tsivilisatsiooni lõpp tähendanud tavaliselt teise algust, ei saa seda Drake valemi kontekstis väga hästi kasutada. Osad optimistid väidavad, et teatud arenguastmest peale võib tsivilisatsioon jõuda stabiilsesse faasi ning kesta miljoneid kui mitte miljardeid aastaid. Võib olla meie maailmalõpu viimasel hetkel suvatseb mõni inimene Drake võrrandile mõelda, et sinna sisse viia viimase teguri parim teadaolev väärtus. Kas see teeb tulemuse paremaks või halvemaks selgub alles siis.
Igatahes hetkel kõigub valemi tulemus tõenäosusest, mis teeb meist universumi ainukese mõistusega olendi kuni selleni, et ainuüksi Linnutees on kümneid miljoneid tehnilisi tsivilisatsioone. Teisisõnu meil pole aimugi.
Ühte huvitavat asja võib aga Drake võrrandi kohta veel lõpetuseks öelda. Kolm selle esimest tegurit tunduvad olevat suhteliselt kõrged ehk elu tekkeks näib võimalusi jaguvat (kui mitte Linnutees, siis vähemalt sadades miljardites teistes galaktikates). Aga vaatamata sellele nõuab Fermi paradoks lahendust. Kus nad siis ikkagi on? Kangesti näib, et probleem peitub ikkagi võrrandi teises pooles, mis tegeleb elu tekke ja selle kestvusega. Laias laastus on kolm võimalust. Kas me oleme ainukesed, üks vähestest või terendab meie tsivilisatsiooni lõpp lähitulevikus. Pessimistina panustaksin isiklikult sellele viimasele.

Voyageri kosmosesondide pardal olid kullatud plaadid, mis sisaldasid lisaks informatsioonile meie asukoha ja olemuse kohta helifaile Maa erinevatest kultuuridest (ja näiteks vaalalistelt). Võib olla korjab keegi või miski need kunagi kosmosest üles ning saab teada, et vähemalt kunagi me eksisteerisime.
Andke ka kindlasti kommentaarides teada millist lahendust Fermi paradoksile teie kõige tõenäolisemaks peate.

Pühapäev, 19. mai 2019

Kuidas Kuu libreerib

Kui me teeksime umbes nelja nädala jooksul* Kuust iga päev ühe foto ning paneksime need kokku videoklipiks, näeksime juhtuvat midagi veidrat - Kuu tunduks taevas faaside jooksul otsekui loperdavat, pöörates ennast aeglaselt küljelt-küljele ja üles-alla. Sellist liikumist nimetatakse libratsiooniks ning kuigi meile õpetatakse maast madalast, et Kuu on meie poole alati pööratud ühe ja sama küljega, näeme me selle tõttu Maalt vaadates kuu aja jooksul siiski Kuu pinnast natukene üle poole (59%).



Nähtav libratsioon tekib kolme erineva libratsioonitüübi kombineeritud tulemusel:

  • Pikkuskraadi libratsioon, mille avastas Johannes Hevelius 1648. aastal. Nagu me teame, teeb Kuu ümber oma telje ühe pöörde täpselt selle ajaga, mis tal kulub ühe täistiiru tegemiseks ümber Maa (loodeline lukustumine). Tänu pöördemomendi jäävuse seadusele Kuu pöörlemise kiirus ajas ei muutu. Küll aga muutub kiirus millega Kuu ümber Maa tiirleb. Selle põhjuseks on Kuu orbiidi kuju, mis ei ole täiuslik ring vaid pigem väljavenitatud ellips mille pärast on ta Maale vahel lähemal ja vahel kaugemal. Sarnaselt sellele, et miks näiteks Merkuur peab Päikesele lähemal asudes liikuma oma orbiidil oluliselt kiiremini kui kaugemal asuv Maa, peab ka Kuu ühe täistiiru ajal kord kiirendama (Maale lähemal) ja aeglustama (Maast kaugemal). Aga kui Kuu pöörlemine ei muutu, siis tähendab see seda, et Maalt vaadates jõuab kahe nädala jooksul Kuu liikumine pöörlemisest pisut ette, et siis kahe järgneva nädala jooksul jälle maha jääda. Selline kiirendamine-aeglustumine vastutab Kuu näilise küljelt-küljele (ida-lääne suunalise) võnkumise eest.



Liialdatud proportsioonides joonis pikkuskraadi libratsioonist.
Kuule kinnitatud nool näitab sellel asuva fikseeritud punkti suunda.
  • Laiuskraadi libratsioon, mille avastas kas Galileo Galilei, Thomas Harriot või William Gilbert. Kujutatage ette tasandit, milles Kuu ümber Maa tiirleb. See on analoogne tasandiga, milles tiirleb Maa (ja teised planeedid) ümber Päikese ning mida nimetatakse ekliptikaks. Maa telg on ekliptika tasandi suhtes 23,5 kraadi kaldu ning tänu sellele on pool aastat Päikese poole rohkem suunatud meie Põhjapoolkera (meil suvi) ja pool aastat Lõunapoolkera (meil talv). Kuu on oma tiirlemistasandi suhtes samuti pisut kaldu (6,7 kraadi) ning seetõttu on Maalt pool "kuud" nähtav rohkem Kuu põhjapoolkera ja pool "kuud" lõunapoolkera. Selline "Kuu aastaaegade" vaheldumine paneb Kuu näiliselt võnkuma üles-alla (põhja-lõuna) suunas.

Joonised laiuskraadi (ülal) ja diurnaalsest (all) libratsioonist.
  • Diurnaalne libratsioon. See on sarnane põhjusele, et miks me paremale-vasakule sammudes mingi eemal asuva objekti külgi paremini näeme. Vaatleja, kes vaatab Kuud ühel pool Maad näeb natukene rohkem endapoolse "nurga" taha, teine teise "nurga" taha. Tänu Maa pöörlemisele tekib sama efekt ühe päeva jooksul kui Kuu horisondi tagant tõuseb ja loojub. Kuu kauguse tõttu on selliselt tekkiv võnkumine võrreldes eelnevatega väga väike.
Detailset videot Kuu libratsioonist nähtuna põhjapoolkeralt saab vaadata siit: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=File%3AMoon_Phases_2019_-_Northern_Hemisphere_-_4K.webm#

Kollaste joonte sees olevat ala näeksime siis kui Kuu ei libreeriks.
Roheliste joonte sees olevat näeme aga iga sideerilise kuu jooksul.

*Kuu teeb ühe tiiru ümber Maa 27 ööpäeva ja 8 tunniga ning seda perioodi nimetatakse sideeriliseks kuuks. Sünoodilise kuu ehk Kuu faaside vahetumise perioodi pikkus on 29 ööpäeva ja 12 tundi. Erinevus tekib sellest, et sideerilise kuu jooksul jõuab Maa koos Kuuga Päikese ümber nii palju liikuda, et faasi täitumiseks peab Kuu orbiidil veel natukene lisaks liikuma.

Pühapäev, 12. mai 2019

Astronoomiaklubi astrofoto: Kuu

Komposiitfoto kahest erinevast kuufotost. Esimene on 21. jaanuril pildistatud täiskuu, mis on fotol tumendatud. Teine on 7. mail pildistatud noorkuu (8,9% valgustatud), mis on asetatud täiskuu taustale. Mõlemad fotod on koostatud paljudest individuaalsetest kaadritest ning nende liitmise eesmärgiks on illustreerida noorkuu ulatust terviku suhtes.
Kuna Kuu erinevate faaside jooksul näiliselt "võngub", siis päris täpselt kahel kaadril nähtavad Kuu pinnavormid kokku ei lähe. Sellest libratsiooniks kutsutud nähtusest räägime peagi lähemalt.


Originaal noorest kuust on nähtav siit: https://et.m.wikipedia.org/wiki/T%C3%B5rva_astronoomiaklubi…
Kõrgema resolutsiooniga komposiit on leitav siit: https://et.m.wikipedia.org/wiki/T%C3%B5rva_astronoomiaklubi…
Fotod on tehtud kaameraga Nikon D5600, mille soetamiseks vajaminevate vahendite eest tänab Tõrva Astronoomiaklubi Kohaliku omaalgatuse programmi (KOP) ja Valgamaa Omavalitsuste Liidu hindamiskomisjoni.

Reede, 10. mai 2019

Meile lähim täht (peale Päikese)

Sellel fotol paistab meile lähim täht (peale Päikese), mis kannab nime Proxima Centauri. Kuigi ta asub meist "kõigest" 4,2 valgusaasta kaugusel, ei ole seda Päikesest ligi kaheksa korda väiksema läbimõõduga ning oluliselt väiksema heledusega tähte võimalik palja silmaga näha. Tänu vesinikuvarude säästlikule kasutamisele särab see punane kääbustäht veel neli triljonit (!) aastat ehk 300 korda kauem kui universumi senine vanus.
Kääbuse orbiidilt on avastatud ka maa-sarnane planeet, mis tiirleb tähele umbes 20 korda lähemal kui meie Päikesele. Tänu Proxima Centauri suhtelisele jahedusele võib sellel kaugusel vesi isegi vedelal kujul püsida. Paraku kuulub Proxima muutlike tähtede hulka, mis tähendab, et aeg-ajalt tõuseb ta heledus dramaatiliselt. Sellises ebastabiilses keskkonnas on elul ilmselt väga keeruline tekkida.

Foto: NASA

Erinevalt Päikesest ei ole Proxima Centauri üksiktäht, vaid kuulub koos Alpha Centauri A ja B-ga kolmiktähesüsteemi. Need kaks peatähte on suuruselt võrreldavad Päikesega ning on seetõttu ka hõlpsasti silmaga nähtavad (lõunapoolkeral Kentauri tähtkujus).
Võiks arvata, et lähema täheni pole inimkonnal väga raske reisida. Kuid tegelikuses kuluks näiteks kosmosesond Voyager 1 (mis kihutab 17 kilomeetrit sekundis) Proxima Centaurini jõudmiseks ühtekokku 73 775 aastat. Seda muidugi juhul kui ta selles suunas reisiks, mida ta ei tee.
Võrdluseks: kui Päike oleks korvpalli mõõtu, siis ploomi suurune Proxima Centauri asuks sellest 7000 kilomeetri kaugusel - umbes Eesti ja New Yorki vaheline vahemaa.

Kolmapäev, 8. mai 2019

Kassisilma udukogu täies hiilguses

NGC 6543 ehk Kassisilma udukogu jäädvustatuna Hubble kosmoseteleskoobi ja Chandra röntgenobservatooriumi koostöös.
Foto: NASA
Mitme tuhande valgusaasta kaugusel asuv ja mitu valgusaastat lai planetaarudukogu on tekkinud selle keskel asuva tähe surmatõmbluste käigus. Umbes tuhande aasta eest oma elu lõppu jõudnud täht hakkas paisuma ja kokku tõmbuma, heites oma välimised vesinikust ja heeliumist kihid ümbritsevasse ruumi. Udukogu südames särav ülikuum tähejäänuk paneb samal ajal kümneid kilomeetreid sekundis eemalduvad gaasipilved helenduma.
Midagi sarnast võib alates viie miljardi aasta pärast juhtuda ka Päikesega.
Teisi kõrglahutuslike fotosid samast udukogust saab vaadata siit: http://chandra.harvard.edu/photo/2012/pne/more.html

Esmaspäev, 6. mai 2019

Galaktikate uputus Hubble vahendusel

Veteranist Hubble kosmoseteleskoop ei taha kuidagi väsida üllatamast. NASA poolt äsja avaldatud Hubble Legacy Field (Hubble Pärandivõte), mis on mosaiikfoto 16 aasta jooksul kogutud kaadritest, pakub seniajani kõige detailsemat pilguheitu universumi sügavustesse. Sellest paremat vaatepilti ei näe me enne, kui orbiidile lennutatakse Hubble mantlipärija James Webb kosmoseteleskoop, mis on plaanitud aset leidma alles 2021. aastal.
Kuigi palja silmaga ei tundu fotol olevat midagi peale paarisaja ebamäärase kujuga täpi, on sellelt täisresolutsioonis leitud üle 265 000 galaktika. Iga tähesüsteem sisaldab kümneid ja sadu miljardeid tähti ning kaugemad neist pistavad sellistena, nagu nad olid 13,5 miljardit aastat tagasi ehk kõigest 500 miljonit aastat pärast Suurt Pauku. Kusjuures kogu foto on tehtud vähem kui täiskuu suuruselt alalt ning pole mingit põhjust arvata, et sama vaatepilt ei avane kõikjal meie ümber.

Mosaiigi koostamiseks kulus ligi 7500 individuaalset kaadrit, mis on 16 aasta jooksul jäädvustatud 31 erineva kosmoseuuringute programmi käigus. Lisaks nähtavale valgusele on pildile lisatud infrapuna- ja ultraviolettkiirguses kogutud andmed.

Hubble Legacy Field mosaiikfotol on jäädvustatud üle 256 000 galaktika.
Selle tegemiseks kulus 16 aastat ja ligi 7500 individuaalset kaadrit.

Täisresolutsioonis: http://hubblesite.org/image/4493/news_release/2019-17
Aastate jooksul tehtud süvavõtete suuruste võrdlus. Seest välja minnes: Hubble eXtreme Deep Field, Hubble Ultra-Deep Field, Great Observatories Origins Deep Survey ja viimaks Hubble Legacy Field.
Süvavõttel on näha erinevates kaugustes ja seega erinevatel aegadel ajas tagasi paistvad galaktikad. Kaugemad galaktikad eemalduvad meist kiiremini kui lähemad, kuna universum paisub igas ruumipunktis. Sellest tulenevalt paistavad nad punakamad (nende spektrid on punanihkes).
Legacy Field-i suuruse võrdlus täiskuuga,
Täisresolutsioonis (20791x19201 pikslit) foto saab alla laadida siit: http://hubblesite.org/image/4493/news_release/2019-17

Visulatsioon, mis demonstreerib Pärandivõtte tegelikku detailsust ja ulatust:

Reede, 3. mai 2019

Hämmastav foto Suurest Magalhaesi Pilvest

Paremat tõestust, et professionaalsel tasemel astrofotosid suudavad tänapäeval valmistada ka asjaarmastajad, on vist raske leida kui alloleva foto näol. Selle 200+ megapikslise mosaiikfoto meie Galaktika naabrist Suurest Magalhaesi Pilvest* tegid viis "amatööri", kasutades selleks vaid 160mm läätsteleskoopi Tšiilis. Foto tegemiseks kulus ühtekokku 1060 tundi ehk umbes poolteist kuud järjest säritamist kahe aastase perioodi jooksul ning mitu kuud piltide "kokku õmblemiseks".
Suur Magalhaesi Pilv oma täies hiilguses. Iga ebamäärase kujuga tomp on tegelikult hiiglaslik udukogu, mille südames tekivad gaasist uued tähed. Kõige suurem udukogu kannab Tarantli nime ning astronoomid on pakkunud, et sellest moodustub tulevikus sadu tuhandeid tähti sisaldav kerasparv (nagu on nähtav foto üleval-vasakus nurgas).
Fotol on näha lõunapoolkeral paistva kääbusgalaktika arvukad hiiglaslikud udukogud, kus tekivad pidevalt uued tähed. Näiteks pildil vasakul-all asub Tarantli udukogu, mille laius on umbes 2000 valgusaastat ning mis on terve meie kohaliku galaktikagrupi (kuhu kuuluvad lisaks Linnuteele ka Andromeeda ja Triangulumi galaktika) aktiivseim tähetekke piirkond. Kui Tarantli udukogu asuks meile sama lähedal kui Orioni udukogu, siis oleks selle heledus piisav heitmaks öösel nähtavaid varje.

Et kogu vaatepilti perspektiivi asetada, tasub teada, et pilve ulatus taevas on umbes 10 kraadi ehk 20 täiskuud üksteise kõrvale seatuna. Kääbusgalaktika ise sisaldab umbes 30 miljardit tähte.
Fotot tasub kindlasti uurida täissuuruses (selle laadimine võtab natukene aega): http://www.cielaustral.com/galerie/photo95f.jpg
Teisi hämmastavaid pilte sama amatöörastronoomide grupi poolt saab vaadata siit: http://www.cielaustral.com/
Suure Magalhaesi Pilve kaart. Võrreldes eelmise fotoga
on see keeratud umbes 90 kraadi vastupäeva.

Suur ja Väike Magalhaesi Pilv Tšiilis asuva Paranali observatooriumi kohal.
Põhjapoolkeralt pilvi näha pole.

*Suur Magalhaesi Pilv on Linnutee ümber tiirutav kääbusgalaktika, mis asub sellest 163 000 valgusaasta kaugusel ning on läbimõõdult umbes 14 000 valgusaastat lai. Oma nime sai ta maadeavastaja Fernão de Magalhãesi järgi, kes mainis oma kirjades lõunapoolkeral nähtavaid "pilvi", mis ei tundunud tähtede suhtes liikuvat (ta ei olnud esimene). Suurest Pilve lähistel paistab Väike Magalhaesi Pilv, mis on suurest umbes poole pisem.