Esmaspäev, 28. veebruar 2022

Värviline maatõus Apollo 8 pardalt

See tõenäoliselt üks inimkonna kuulsamaid fotosid tehti 53 aastat tagasi Apollo 8 astronaut Bill Andersi poolt. Tegemist oli täitsa esimese korraga, kui kolm meie liigi esindajat olid reisinud teise taevakeha (Kuu) juurde, et teha sellele peale kümmekond tiiru ning naaseda turvaliselt koduplaneedile. Esimese tiiru ehk orbiidi ajal Maad Kuu horisondi tagant tõusmas nähes hüüdis Anders "Oh mu jumal! vaadake seda! Maa tõuseb. Vau, see on küll ilus!" ning klõpsas hetk hiljem mitu fotot, millest esimene oli tehtud must-valge filmiga. Nüüd on see ikooniline ja täiesti esimene "Maatõusu" foto tänapäevase tehnoloogia abil taastatud ja värvitud.

Suuremalt: https://apod.nasa.gov/.../Earthrise1_Apollo8AndersWeigang...

Apollo 8 missioon (1968, detsember) oli esimene kolmest suurest harjutusmissioonist, mille käigus valmistuti erinevates etappides ette hetkeks, kui inimene oli valmis juba Kuu tolmusele pinnale jalaga astuma. Apollo 8 meeskonda kuulus lisaks Andersile veel astronaudid Frank Borman ja James Lovell. Neist viimane külastas Kuud paar aastat hiljem uuesti Apollo 13 missiooniga. Paraku rikkus tehniline rike esialgsed plaanid ning tal ei õnnestunud kunagi Kuu pinnal kõndida.

Kolmapäev, 23. veebruar 2022

Perseverance marsikulgur tähistab oma esimest sünnipäeva Marsil

Eelmisel nädalal möödus esimene aasta NASA marsikulguri Perseverance maandumisest punasel planeedil. Kulgur on hea tervise juures ning jätkab loodetavasti veel pikki aastaid Jezero nimelise kraatri põhja uurimist, eesmärgiga leida seal märke kunagisest mikroobsest elust ning kogudest pinnaseproove, mis leiavad loodetavasti millalgi lähitulevikus oma tee maisetesse laboritesse.

Kulguri, sellega kaasa olevate instrumentide ning selle pikemate eesmärkide kohta kirjutasime veidi vähem kui aasta tagasi pikemalt siin.
Aga mida siis ligi tonni kaaluv ning pisikese sõiduauto mõõtu tuumajõul töötav kulgur on suutnud vahepeal korda saata?
Vahetult peale maandumist eraldus kulguri põhja alt eksperimentaalne kopterdroon Ingenuity, mis asus peagi sooritama oma esimesi katselendusid. Tänaseks on 1,8 kilogrammise massi ja päikesepaneelide abil oma akusid laadiv droon suutnud edukalt teise planeedi pinna kohal lennata 19 korda. Seda on mitu korda rohkem kui alguses plaanitud (loodetud). Kokku on Ingenuity veetnud õhus 34 minutit ja 31 sekundit ning selle jooksul läbinud kokku 3,86 kilomeetrit.
Algselt vaid tehnoloogiliseks demonstratsiooniks mõeldud drooni missiooni on tänaseks määramatuks ajaks pikendatud ning see luurab regulaarselt välja uusi ja huvitavaid kohti, mida kulgur võiks oma teel lähemalt uurida. Lisaks on droon lennanud üle sellistest paikadest, kuhu kulgur ise sõita ei suudaks. Tulevased NASA kulgurimissioonid võtavad endaga kindlasti kaasa juba suuremad ja võimekamad droonid, mis suudavad seda kõike juba paremini teha.
Perseverance ise on kraatripõhjas sõitnud maha 3,4 kilomeetrit. Kusjuures alles 5. veebruaril püstitas see 17 aastase marsikulgurite kiirusrekordi, kui sellel õnnestus ühe Marsi ööpäeva (24t40min) jooksul maha sõita 243,3 meetrit. Eelmine rekordiomanik oli kulgur Opportunity, mis tegutses Marsil aastatel 2004 -2018.
Kaarti nii Perseverance kulguri kui Ingenuity drooni senise teekonnaga näeb reaalajas siit: https://mars.nasa.gov/mars2020/mission/where-is-the-rover/
Lisaks ringi sõitmisele ja tuhandetele fotodele oma teekonnast on Perseverance abil täide viidud kaks olulist eksperimenti/saavutust. Esiteks valmistati selle turjal asuva eksperimentaalse seadeldise MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) abil eelmise aasta aprillis esimesed grammid hapnikku. Selleks poolitas umbes rösteri mõõtu ja 300 vatise võimusega masin kuumuse ja keemiliste reaktsioonide abil Marsi atmosfääris leiduva süsihappegaasi (CO2) vingugaasiks (CO) ja hapnikuks (O). Esimese katsetuse käigus õnnestus niimoodi valmistada umbes 5 grammi hapniku, millest piisakas inimesele hingamiseks kusagil kümneks minutiks.
MOXIE näol on tegemist esialgu vaid tööpõhimõtet tõestava eksperimendiga, millest õpitud teadmiste põhjal saaks kunagi Marsile saata juba suurema ja võimsama hapnikumasina, mis hakkaks seda väärtuslikku gaasi tootma ja koguma juba praktilistes kogustes.
Marsil eesootavatel hapnikuvarudel oleks kaks väga tähtsat eelist. Esiteks on seda muidugi vaja selleks, et Marsile saabunud astronaudid (või kosmonaudid või taikonaudid) saaksid seda kasutada hingamiseks. Teine ja mõnes mõttes isegi tähtsam vajadus puudutab aga seda, et Marsilt tagasi Maale lendamiseks on vaja tonnide viisi raketikütust, mida on väga kulukas ja keerukas Maalt kaasa vedada. Raketikütuse oksüdeerijaks kasutakse teatavasti vedelat hapniku. Selle eraldamise protsessist ülejäänud vingugaasi ja vett kombineerides saaks aga valmistada metaani ehk siis juba raketikütuse oksüdeeritavat komponenti. Arusaadavalt oleks ülimalt mugav, kui me saaksime lennata Marsile, seal raketipaagid kütust ja hapniku täis tankida ning tagasi suunduda. Ainus probleem on, et meil oleks sealt tagasi tulemiseks vaja kusagil 30-50 tonni kütust. Iseenesest poleks aga taolistel hapnikujaamadel takistuseks töötada päikesejõul aastaid ja aastaid.
Teine suur teaduslik verstapost ja üks Perseverance missiooni üks peamisi ülesandeid on olnud aga pinnaseproovide võtmine, konserveerimine ja "maha pillamine". Nimelt kogub Perseverance enda robotkäe otsas oleva tööriista abil marsikividest, pinnasest ja atmosfäärist proove ning ladustab neid spetsiaalsetesse pisikestesse kapslitesse, mille kulgur endast tee peale maha jätab. Kunagi, hetkel veel täpsustamata tulevikus, saadetakse Marsile üks või kaks lisamissiooni, mis need omakorda sealt üles korjab ning tagasi Maale toimetab. Sellega oleks täidetud üks planeediteadlaste suurimaid unistusi - rikkumata pinnaseproov otse Marsilt maises laboris. Esimene edukas taoline proov võeti kulguri poolt eelmise aasta 1. septembril ning nüüdseks on neid kokku võetud kuus (esimene oli tühi kontroll). Perseverance sisemuses ootab veel tühja 37 kapslit, mis peaksid saama tulevate aastate jooksul täidetud.
Kulguri kaugemaks sihtmärgiks on jõuda 45 kilomeetrise läbimõõduga Jezero kraatri servas asuva 3,4-3,6 miljardit aastat vana Neretva Vallis deltani. Iidse jõe suubumispaik peaks olema üks parimaid kohti planeedil, kust võiks leida ammuse elu jälgi.
All valik fotosid Perseverance (ja Ingenuity) senisest teekonnast ja avastustest.
























Esmaspäev, 21. veebruar 2022

Galaktiline tähelaev USS Enterprise

Selle foto kaugest galaktikakolmikust tegi vana hea Hubble kosmoseteleskoop käesoleva aasta esimestel nädalatel. Grupitähisega NGC 7764A koosneb kahest omavahel "põrkuvast" galaktikast paremal ülal, mis meenutavad kujult natukene Star Trekist tuttavat USS Enterprise kosmoselaeva. Vasakul asub kolmas galaktika, mis võib ja võib ka mitte kahe teise galaktikaga gravitatsiooniliselt seotud olla. Probleem on selles, et taolised põrked või lähedased möödumised võtavad aega miljoneid aastaid ning meie näeme sellest kosmilisest filmist vaid üksikut kaadrit.

Täissuuruses: https://cdn.spacetelescope.org/.../large/potw2204a.jpg

NGC 7764A asub meist umbes 425 miljoni valgusaasta kaugusel Fööniksi udukogus, mis paistab lõunapoolkera taevas.

Reede, 18. veebruar 2022

OMG-osakene ja kosmilised kiired

15. oktoobril, 1991. aastal registreeris USA Utah kõrbes asuv kosmilise kiirguse detektor Maa atmosfääriga põrkuvat seni suurima energiaga osakese, mis nimetati kiirelt Oh My God (Oh mu jumal) osakeseks ehk lühidalt OMG-osakeseks. Tõenäoliselt üksik prooton ehk vesiniku aatom liikus enne põrget kiirusega, mis moodustab valguse kiirusest vaakumis 99.99999999999999999999951% ning selle koguenergiaks mõõdeti (3.2±0.9)×10^20 elektronvolti.

Taoliste arvude mõistmiseks tuleb appi võtta mõned võrdlused. Alustame kiirusest. Vastavalt Einsteini erirelatiivsusteooriale ei saa ükski massi omav osakene või nendest koosnev objekt liikuda kiiremini kui valguse kiirus vaakumis - 299 792,458 kilomeetrit sekundis. Valgus (elektromagnetkiirgus) ise koosneb muidu massita footonitest, mis liiguvadki ainult eeltoodud kiirusel. Massi omavat keha saab seega lõpmatuseni lähenevaid energiaid kulutades kiirendada küll valguse kiiruseni lõputult lähenevatele kiirustele, kuid mitte kunagi täpselt selleni. OMG-osakese kiirus 99.99999999999999999999951% valguse kiirusest on sellele nii lähedal, et footonil kuluks selle ees 1 sentimeetrise edumaa saavutamiseks 215 tuhat aastat.
Sellistel niinimetatud relativistlikel kiirustel leiab aset üks teine ebaintuitiivne, kuid igati reaalne ja erirelatiivsusteooriast välja kooruv efekt - ajamoone (time dialation). Nimelt mida kiiremini objekt liigub, seda aeglasemalt näib selle objekti jaoks kulgevat aeg võrreldes paigalseisva vaatlejaga (taustsüsteemiga). Meile tuttavate igapäevaste kiiruste puhul on see efekt praktiliselt mõõtmatult tühise suurusega, kuid muutub valguse kiirustele lähenevate kiiruste puhul dramaatiliseks. Näiteks 7 kilomeetrit sekundis Maa ümber tiirleva Rahvusvahelise Kosmosejaama (ISS) pardal pool aastat veetnud astronautide jaoks on kulunud umbes 0,005 sekundit vähem aega, kui maapinnal asuvate inimeste jaoks. Kui me aga oletame, et valguse kiirusele lähenev OMG-osakene alustas oma retke 1,5 miljardit valgusaasta kauguselt (ehk siis 1,5 miljardit aastat tagasi), siis osakese enda ajapidamise järgi kulus tal selle vahemaa läbimiseks vaid 1 päev ja 17 tundi.

Kunstniku nägemus kosmilistest kiirtest ja nende kohtumisel Maa atmosfääriga tekkivate sekundaarsete osakeste kaskaadidest. Selliseid kohtumisi esineb umbes 10 tuhat igas sekundis iga atmosfääri ruutmeetri kohta.

Nüüd räägime energiatest. Prootoni massi ja kiirust korrutades saame, et selle koguenergia pidi olema kusagil 3.2×10^20 elektronvolti ehk 51 džauli. See on umbes 10 astmes 20 suurem (100 kvintiljonit ehk 100 miljardit miljardit) kui ühe nähtava valguse footoni energia. Argipäeva ümber tõlkides on see umbes selline energia mida läheb vaja 51 kilogrammise objekti 9,8 sentimeetri kõrgusele kergitamiseks või kineetiline energia, mida omab 142 grammi kaaluv pesapall liikudes 90 kilomeetrit tunnis.
Kuigi pealtnäha ei ole tegemist kuigi tohutu energiaga, tuleks meeles pidada, et see kõik sisaldus vaid ühes prootonis. Aga kui väike on üks prooton? Taaskord tuleb mängu tuua mõned analoogiad. Kõigepealt proovime ette kujutada, et kui suur on aatom, mille tuumast me tavaliselt prootoneid leiame (prootoni arv aatomituumas määrab ära, et mis elemendiga on tegemist. Näiteks vesiniku aatomi tuumas on üks positiivselt laetud prooton, heeliumi tuumas kaks, liitiumi tuumas kolm jne. Lisaks leiab vesinikust raskemate elementide tuumast neutraalseid neutroneid ning tuuma ümber "tiirlevaidd" negatiivseid elektrone). Selleks kasutame USA füüsiku Richard Feynmani võrdlust - kui näiteks üks keskmine õun paisutada sama suureks kui planeet Maa, siis individuaalsed aatomid on umbes sama suured kui algsed õunad võrdluses Maaga. Aatomi keskel asuv prooton (ütleme, et tegemist on vesiniku aatomitega ja neid on seal vaid üks) oleks aga isegi sellise õuna suuruse aatomi puhul nähtamatult väike. Kui nüüd aatomid paisutada omakorda jalgpallistaadioni suuruseks, siis prooton oleks kusagil hernetera mõõtu. Seega päris palju jaksu ühe tibatillukese hernetera kohta.
Kunstniku nägemus osakeste müriaadist, mida näiteks eriti kõrge energiaga prooton tekitab. Osakesed ise jäävad silmale muidugi nähtamatuks.

Kui seda võrrelda inimkonna praeguste võimetega, siis OMG-osakene kätkes endas kusagil 40 miljonit korda rohkem energiat, kui kõige energeetilisem osakene, mida meie võimsamas CERNi suures hadronipõrgutis on suudetud tekitada. Samas kui sooviksime uurida universumi ehitust niinimetatud Plancki mõõtkavades, kus juhtivate teooriate (pigem vist hüpoteeside) kohaselt peaksid kõik elementaarsed jõud ühinema, peaksime me osakestele andma omakorda veel 40 miljonit korda suurema energia kui emake loodus OMG-osakesele andis. Selline prooton peaks liikuma valguse kiirusele nii lähedal, et footonil kuluks selle ees 1 sentimeetrise edumaa saavutamiseks 26 miljardit korda kauem kui universumi senine vanus. Ainult sellisel juhul oleks osakesel piisavalt energiat, et lasta meil uurida universumi niiöelda miinimummõõtmeid. Kui väikesed need mõõtmed siis on? Kui prooton paisutada nähtava universumi suuruseks, siis nii-nimetatud Plancki pikkus oleks vahemaa Tokio ja Chicago vahel.
Tulles aga tagasi OMG-osakese juurde, siis kindlasti on nüüdseks tekkinud küsimus, et kuidas selline osakene üldse hoo sisse sai ja kust see tuli. Paraku ei saa me seda ilmselt kunagi täpselt teada, kuid hilisem kosmiliste kiirte uurimine on vihjanud, et need peavad pärinema väljaspoolt meie galaktikat (sest neid tuleb igast suunast umbes sama tihedalt) ning suurem osa neist tekib tõenäoliselt supernoovade käigus. OMG-osakene, nagu ka teised selle energiale lähenevad osakesed, võis aga pärineda mõne kauge galaktika aktiivsest tuumast. Seda viimast arvatakse sellel lihtsal põhjusel, et me ei tea universumis ühtegi teist piisavalt energeetilist objekti või protsessi.

Diagramm kosmilise kiire hargnemisest sekundaarseteks osakesteks.

Maa atmosfääriga kohtub ühtekokku kusagil 10 tuhat kosmilist kiirt (prootonid, alasti aatomituumad, elektronid) ühe ruutmeetri kohta ühes sekundis. Põrkudes suurel kiirusel atmosfääris leiduvate aatomitega, lagunevad need niinimetatud sekundaarseteks osakesteks - prootoniteks, neutroniteks, elektronideks, neutriinodeks, piioniteks, müüoniteks jne. Neist viimaseid jõuab ka ohtralt maapinnani, kus neid on viimasel ajal hakatud kasutama omamoodi looduslike "läbivalgustajatena". Näiteks Eestis tegutsev ettevõte G-Scan kasutab müüonite "vihma" selleks, et postisaadetistest välja nuhkida keelatud aineid ja materjale. Võimatud ei ole ka lahendused, kus nende abil saab uurida tervete majade (näiteks püramiidide) või isegi mägede sisemist strukutuuri. Sellest saab lähemalt kuulata hiljutisest Kukuraadio saatest Kukkuv Õun: https://kuku.pleier.ee/podcast/kukkuv-oun/105470
Peale praktiliste kasutuste tekitavad kosmilised kiired ka kõiksugu muid kasulikke ja kahjulikke nähtusi. Näiteks nagu huvitavaid keemilisi reaktsioone atmosfääris, ebastabiilsete isotoopide teket, välgulöökide algeid, vigu elektroonika töös (mõelda, järgmine kord kui nutitelefon kinni kiilub võib selle põhjustajaks olla prooton kaugest galaktikatuumast), radioaktiivsust lennureisidel ja planeetidevahelistel mehitatud reisidel, mutatsioone elusolendite geneetilises koodis ning võib olla isegi minevikus aset leidnud massilisi väljasuremisi või drastilisi kliimamuutuseid.
Kõige naljakam (või siis mitte) on, et kosmilisi kiiri on teatud oludes võimalik isegi silmaga näha. Näiteks ISS astronaudid (ja Apollo astronaudid enne neid) näevad kinniste silmadega regulaarselt heledaid sähvatusi, mis tekivad kosmiliste kiirtest, mis läbivad nende silmi, võrkkesti, nägemisnärve või isegi nägemisega seotud ajurakke. Nagu kirjeldas ISS astronaut Don Pettit: “Kosmoses ma näen asju, mis ei ole seal. Sähvatusi mu silmades - otsekui heledaid tantsivaid haldjaid - on lihtne mu ülesannete igapäevasel täitmisel märkamata jätta. Aga minu pimedas magamiskapslis, kinniste silmadega magama jäädes, näen ma neid tantsivaid haldjaid selgelt. Kaduva teadvuse viimaste riismetega juurdlen ma selle üle, et kui palju neid mahuks tantsima orbitaalsele nõela tipule."
Kuigi maapinnal me kosmiliste kiirte algseid osakesi (näiteks suure energiaga prootoneid) naljalt ei kohta, võib täitsa koduste vahenditega jäädvustada nende poolt tekitatud sekundaarseid osakesi - müüoneid. Selleks tuleb võtta oma peegel- või digikaamera, katta selle objektiiv täiesti kinni ning jätta see timeri abiga jäädvustama pealtnäha täiesti tumedaid pika säriajaga kaadreid. Fotosid hiljem arvutis läbi vaadates võib neilt leida ülipeenikesi heledaid "niidikesi", mis kujutavad endast kaamerasensorist läbi läinud müüoneid. Müra vähendamiseks soovitame kaamera ISO seada umbes 1600 peale, säri sättida paari minutiliseks ning asetada kaamera jahedasse keskkonda (näiteks külmkappi). Kasuks tuleb ka see, kui kaamera sensor seada maapinnaga horisontaalseks, sest müüonid tulevad peamiselt ülevalt alla.

Meie üks kaader M3 kerasparvest, millele jäi tõenäoliselt kolm kosmilise kiirguse poolt tekitatud osakese (müüoni) jälge. Need oleks sinna jäänud ka kinnise katiku korral. Seda võib igaüks kodus ka proovida. Foto tuli muidu kokku selline: https://upload.wikimedia.org/.../5/50/M3_final2_torva.jpg

Kusjuures fakt, et müüonid üldse maapinnal asuva kaamerani jõuavad on üks hea näide eelmainitud relativistlikust ajamoondest. Nimelt on elektronist 207 korda massiivsemad müüonid nii ebastabiilsed, et need peaksid lagunema praktiliselt kohe peale oma teket atmosfääri ülakihtides ning need ei tohiks ajaliselt meieni küündida. Põhjus miks nad ilmselgelt seda teha suudavad, peitub nende valguse kiirusele lähenevas liikumiskiiruses, mis tähendab, et nende jaoks tiksub aeg aeglasemalt ning osakene suudab meie suhtelisest vaatenurgast "elada" piisavalt kaua, et meieni jõuda.
Astronoomid ja osakestefüüsikud kasutavad kosmiliste kiirte nii primaarsete kui sekundaarsete osakeste jäädvustamiseks ja tuvastamiseks mitmeid meetodeid (õhupallidest spetsiaalsete teleskoopideni), mida ei jõua siin hakata enam lahti seletama. Viimastel aastatel on aga välja pakutud üks huvitav idee, kuidas nende tuvastamisel saaks kasutada nutitelefonide abi. Nimelt on peaaegu meil kõigil nüüd taskus pisikesed kaamerasensorid (CMOS), mis istuvad seal enamuse ajast niisama. Kui need ühendada mingisugusesse ülemaailmsesse võrku, saaks põhimõtteliselt uurida eriti tugevate kiirte poolt tekitatud müüonisadude intensiivsust reaalajas.

Kolmapäev, 16. veebruar 2022

Kuuga põrkub Hiina tõukerakett

Paar nädalat tagasi kirjutasime, et Kuu tagaküljega on kokkupõrkekursil üks raketiastme kere, mis kuulub suure tõenäosusega SpaceX ettevõttele. Nüüd on selgunud, et tegelikult on (taaskord suure tõenäosusega) tegemist kosmoseprügiga, mis kuulub hoopis Hiinale. Tühi tõukeraketi kere peaks pärinema 2014. aasta hiina missioonilt Chang’e 5-T1, mis kujutas endast peaproovi Hiina Chang'e 5 missioonile, mis toimetas 2020. aastal Kuult Maale 1,7 kilogrammi pinnast ja kive.

Vigade parandus tuli algse uudise autorilt astronoom Bill Graylt peale seda, kui tal õnnestus kosmoseprügi päritolu ja orbiidi kohta hankida täpsemaid andmeid.
Tõukerakett peaks Kuu tagaküljega põrkuma 4. märtsil ning NASA on lubanud kasutada oma Lunar Reconnaissance Orbiter nimelist kuusatelliiti kokkupõrkejälje uurimiseks.
All Maast 1,5 miljoni kilomeetri kaugusel asuva kosmoseilmasatellidid DSCOVR pildiseeria Kuu üleminekust Maast. Nagu näha, siis Kuu tagakülg näeb meie jaoks üsna võõras välja.



Esmaspäev, 14. veebruar 2022

Hubble kohtuvad galaktikad

Värskel Hubble kosmoseteleskoobi fotol on jäädvustatud niinimetatud interakteeruvat galaktikapaari koondnimega Arp 282*, mis asub meist 319 miljoni valgusaasta kaugusel Andromeeda tähtkuju taustal. Paar koosneb suuremast spiraalgalaktikast NGC 169 ja väiksemast mõningast spiraalsust ilmutavast galaktikast tähisega IC 1559. Kuigi mõlematel galaktikatel on tuvastatud küllaltki aktiivsed tuumad, ei ole need antud fotol nii heledad, et summutada kümneid tuhandeid valgusaastaid pikkade tähtedest, tolmust ja gaasist koosnevate sildade nõrka valgust.

Foto (180kraadi pööratud) täisresolutsioonis versioon: https://upload.wikimedia.org/wik.../commons/3/33/Arp_282.png

Need sillad, mis antud paari puhul on nähtavad voolavat väiksemalt galaktikalt suurema poole, on tekkinud gravitatsiooniliste loodejõudude mõjul kahe galaktika lähedasel kohtumisel ja/või põrkumisel. Kuigi kümnete miljonite tähtede liikumiskiirust võiks mõõta sadade ja tuhandete kilomeetritega sekundis peaks inimene neid hiiglaseid vaatlema tuhandeid aastaid, enne kui nende liikumine ja laialirebimine silmale nähtavaks muutuks. Taolised vahemaad, mõõtkavad ja miljoneid aastaid kestvad kolossaalsed protsessid ei ole mõeldud meiesugustele lihtsurelikele.

Kauges tulevikus peaksid kaks galaktikat liituma ning moodustama ühe suurema. Kas selle tulemuseks on üks suur spiraalgalaktika või hoopis niinimetatud elliptiline galaktika, on praegu veel raske öelda. Nüüdseks me aga teame, et suured galaktikad (nagu näiteks ka meie Linnutee) on tekkinud just selliste pealtnäha vägivaldsete kannibalistlike aktide käigus.
*Arpi veidrate galaktikate kataloogi, millest leiab kokku 338 interakteeruvat või lihtsalt väga tavatu struktuuriga galaktikat, pani 1966. aastal kokku vastuoluliste kosmoloogiliste ideede poolt tuntud USA astronoom Halton Arp.

Pühapäev, 13. veebruar 2022

Tartu Tähetorni astrofotograafia konkurss

Veel viimaseid päevi on aega arvutitest kaameratest ja miks mitte telefonidest välja otsida oma möödunud ja käesoleva aasta parimad astrofotod ning need esitada Tartu Tähetorni poolt korraldatud astrofotograafia konkurssile. Töid võetakse vastu 15. veebruarini. Oodatud on noored ja vanad, alustavad ja tegutsevad taevapiltnikud...

Võistlus käib kolmes vanuserühmas ja kuues kategoorias:
  • Kuu
  • Süvataevas
  • Päikesesüsteem
  • Tähistaevas
  • Atmosfäärinähtused
  • Linna astrofotograafia
Igasse kategooriasse võib esitada kuni kolm aastal 2021/2022 tehtud fotot. Parimad tööd jõuavad Tähetorni näitusele ning iga kategooria kolmele esimesele on photopoint, teleskoobid.ee ja Tartu Ülikooli muuseum välja pannud auhinnad.
Fotosid hindavad füüsik ja teadusfotograaf Jaak Kikas, teadusajaloolane ja tähetorni astronoomialoengute eestvedaja Lea Leppik ning astrofotograaf ja Tartu Ülikooli muuseumi kuraator Kadri Tinn.
Rohkem infot ja tööde esitamine: tinyurl.com/astrofotokonkurss
All mõned näited eelnevate aastate konkurssi võidutöödest (Tartu Tähetorni facebooki lehekülje vahendusel).

See foto on 2018. aasta kuni 12-aastaste vanuserühma linna astrofotograafia kategooria võidutöö. Autor on Jasper Tammes.

Selle foto osalisest päikesevarjutusest esitas 2018. aastal konkursile Sten Lauba ja pälvis üle 19-aastaste vanuserühmas oma töö eest kategooria esikoha.

Selle foto autor on Diana Liiv, kes võitis 2019. aasta konkursil tähistaeva kategoorias 13-19-aastaste vanuserühmas esimese preemia.

See Raivo Heina foto Hobusepea ja Leegi udukogudest pälvis 2018. aasta konkursi süvataeva kategoorias esikoha üle 19-aastaste vanuserühmas.

Selle foto autor on 2018. aasta konkursi 13-19-aastaste vanuserühmas kuu kategooria võitja Lee Vaalma.

Selle kauni foto autor on Marianne Lapin, kelle töö võitis 2018. aastal 13-19-aastaste vanuserühmas just atmosfäärinähtuste kategooria.

Laupäev, 12. veebruar 2022

James Webb kosmoseteleskoobi esimene foto

Nonii. Maast 1,5 miljoni kilomeetri kaugusel asuvalt James Webbi kosmoseteleskoobit on Maale jõudnud esimesed märgilise tähtsusega fotod Suures Vankris asuvast tähest HD 84406. Kuna teleskoobi peapeegel koosneb 18-st kuusnurksest segmendist, millest igaüks vaatab hetkel veel veidi erinevas suunas, on alloleval fotol tegelikult näha 18 kujutist ühest tähest. Tähekujutiste omavahelisi asukohti kasutatakse järgneva kolme kuu jooksul peeglite paika joondamiseks, mille tulemuseks peaks olema üksainus selge kujutis.

18 in 1 foto ühest veerandtuhande valgusaasta kaugusel asuvast tähest.

Siin on tähekujutistele juurde märgitud, et millise Webbi peeapeegli segmendis see peegeldub. Ringidega on tähistatud peegli kaks "kõrva", mis olid teleskoobi stardi ajal selle kõrvale ja taha volditud.

Teleskoobi selfie enda peapeeglist. Heledas segmendis peegeldub ülalmainitud tähe valgus, samas kui teised vaatavad natukene teises suunas.


Reede, 11. veebruar 2022

Avastati esimene hulkuv must auk

Rahvusvaheline astronoomide töögrupp arvab, et nad on leidnud esimese tõeliselt isoleeritud musta augu, mille sarnaseid peaks tähtede vahel hulgaliselt ringi hulkuma. Avastus tehti kasutades nähtust nimega gravitatsiooniline mikrolääts.

Supermassiivsete mustade aukude olemasolus enamike või kõigi suuremate galaktikate südames enam keegi praktiliselt ei kahtle (isegi pilti on tehtud) ning tõendid on väga tugevad selliste niinimetatud stellaarsete mustade aukude olemasolust, mis endast läbi gravitatsiooni (näiteks kaksiksüsteemides) või neis parasjagu neelduva materjali kiirguse märku annavad. Samas siiani on ennast astronoomide pilgu eest peitnud sellised mustad augud, mis on küll tekkinud massiivsete tähtede supernoovade käigus, kuid mis rändavad tähtede vahel üksikult ja vaikselt ning mida peaks ainuüksi meie Linnutees tiirlema kümneid miljoneid kuni isegi miljard. Nende avastamise suurim probleem on olnud lihtne - must auk ise ei kiirga valgust ning on pimeda taeva taustal nähtamatu.

Hubble kosmoseteleskoobi 2017. aasta foto mikroläätse poolt võimendatud tähest.

Ainus teadaolev viis selliseid objekte tuvastada oleks juhul kui mõni neist liiguks meie jaoks mõne taustal asuva tähe eest läbi hetkel kui me seda tähte parasjagu vaatame. Kuna mustad augud on ülitihedad ja seega väga võimsa gravitatsiooniga, murrab ja painutab nende ümbrus tähevalgust otsekui kosmiline lääts. Gravitatsiooniliseks mikroläätseks nimetatud nähtus võiks seega meie jaoks tunduda otsekui mõne tähe näiva heleduse kasvu või/ja selle näilise asukoha seletamatu muutusena. Samas ei pruugi iga selline sündmus olla põhjustatud mustast august, vaid ka tähed ja isegi eksoplaneedid tekitavad mikroläätsi. Nii tuvastatakse aastas tuhandeid taolisi nähtusi, mille põhjustateks on senini olnud niiöelda tavalised objektid.
2011. aasta suvel tuvastati üks selline mikrolääts meist 20 tuhande valgusaasta kaugusel asuva tähe puhul. Kuna tundmatu päritoluga lääts näis tähevalgust ebaharilikult palju ja pikalt võimendavat (270 päeva), otsustati seda veel järgmise kuue aasta jooksul kokku kaheksal korral Hubble kosmoseteleskoobiga uurida. Viimased neli aastat kestnud arvutuste tulemusel on töörühm veendunud, et seda ei saanud tekitada miski muu kui must auk, mis meie ja kauge tähe vahelt läbi liikus. Kusjuures neil on õnnestunud välja selgitada, et see must auk asub meist 5200 valgusaasta kaugusel, omab 7,1 kordset Päikese massi, on seega kõigest 47 kilomeetrise läbimõõduga ning liigub meie galaktikas kiirusega 45 kilomeetrit sekundis. Sellise peadpööritava kiiruse omandas see ilmselt oma sünnil supernoova käigus.

Kõnealuse mikroläätse (suupärase tähisega MOA-2011-BLG-191/OGLE-2011-BLG-0462) vaatlused. Pange tähele noolega näidatud tähe vaibuvat heledust.

Kuna kõnealune must auk võib oma teel läbida mõnda tähtedevahelise gaasi poolest tihedamat piirkonda, on rühma järgmiseks sammuks seda vaadelda tundlike röntgenteleskoopidega. Nimelt võib must auk enda orbiidile haarata gaasi, mis gravitatsioonijõudude mõjul seal kokku pressitakse, tuliseks hõõrutakse ning röntgenkiirguses kiirgama sunnitakse. Sellisel juhul oleks võimalik leidu eraldiseisva vaatluse käigus kinnitada.
Hetkel veel eelretsenseerimises* teadustöö leiab siit: https://arxiv.org/abs/2201.13296
*Inglise keeles suhteliselt ilmekale väljendile peer-reviewed on eesti keelseks vasteks üsna võõras ja veider termin "eelretsenseeritud". Kui seda teadusliku protsessi üht tähtsamat sammu kuidagi täpsemalt ja pikemalt tõlkida, siis see kõlaks umbes nii: teadustöö on üle kontrollitud teadlaste poolt, kellel on sama kvalifikatsioon, nagu selle autoritel. Ehk siis sellega üritatakse välistada võimalust, et sa ajad lihtsalt targana kõlavat jama ning kes on sobilikum seda kontrollima, kui su enda professionaalsed konkurendid. Eelretsenseerimine on mõnes mõttes teadustöö tähtsaim proovikivi, mis eelneb selle avaldamisele mõnes prestiižses teadusajakirjas (kuigi leidub ka "teadusajakirju", mis seda tingimust ei nõua ning mille sisusse peaks seetõttu suhtuma eluterve skepsisega). Antud töö on esitatud avaldamiseks väga kvaliteetses ajakirjas The Astrophysical Journal.

Neljapäev, 10. veebruar 2022

James Webb kosmoseteleskoop joondab oma peegleid

Umbes nädal tagasi lülitas nüüdseks turvaliselt koos Maaga Päikese orbiidil tiirlev James Webbi kosmoseteleskoop esmakordselt sisse oma instrumendid, alustamaks neist ühe abil pikki kuid kestvat kollimatsiooni ehk peeglite joondamist. Selleks eesmärgiks on see sihikule võtnud ühe pealtnäha tavalise tähe Suurest Vankrist.

Kõnealune silmaga nähtavuse piirist veidi allpool asuv täht asub meist 241 valgusaasta kaugusel ning kannab tähist HD 84406. Sellel pole muud teaduslikku väärtust, kui anda Webbile üks kindel sihtmärk, mille järgi see saab hakata ükshaaval paika sättima oma 18 kuusnurksest tükist koosnevat peapeeglit. Nimelt on iga tüki taga eraldi mootor, mis peegleid ülipisikeste sammude haaval liigutab ning hetkel veel udune (kujutage ette fotot, mis koosneb 18-st veidi erineva nurga all tehtud kaadrist üksteise peal) pilt peaks kollimeerimise lõpuks olema täiesti terav.
Protsess selle kriitilise tähtsusega eesmärgi saavutamiseks koosneb mitmest aega- ja arvutusvõimsust nõudvast etapist, ning ainus kaamera, mis selleks sobib, kannab nime NIRCam (lähi-infrapuna kaamera). Kuna joondamata peeglitega teleskoop oleks tööks kasutu, koosneb NIRCam tegelikult kahest täiesti eraldiseisvast kaamerast, millest üks teenib varukaamera eesmärki - kui üks on vigane, siis saab ümber lülitada teisele. Paar päeva tagasi saabus õnneks uudis, et see on juba kinni püüdnud oma esimesed footonid.


Peale NIRCam-i paikneb teleskoobil veel kolm teaduslikku instrumenti/kaamerat, mis parasjagu jahtuvad oma töötemperatuurile. Need kannavad nimesid MIRI (kesk-infrapuna instrument), NIRSPec (lähi-infrapuna spektrograaf) ja FGS/NIRiss (peengideerimissensor/lähi-infrapuna jäädvusti pilutu spektrograaf - vabandused tõlke pärast). Neist esimene peab saavutama tööks temperatuuri vaid 7 kraadi üle absoluutse nulli (-273C) ning spektrograafid veidi soojema -236 kraadise temperatuuri.
Sellised külmakraadid on vajalikud, kuna Webb asub muuhulgas vaatlema universumi kõige kaugemaid objekte, mille poolt kiiratud valgus on aeg-ruumi paisumise tõttu meie jaoks veninud nähtavast valgusest infrapunasse. Kuna infrapunakiirgus on sisuliselt soojus, ei saa detektorid ja kaamerad seda vaadelda juhul kui nad on soojemad kui objekt ise. Kui NIRCam ja MIRI kaudu saame me loodetavasti kusagil juuni lõpus või juuli alguses näha esimesi tõeliselt huvitavaid fotosid kõiksuse piirialadelt, siis spektrograafid on need vidinad, mis pakuvad detailset infot objektide ehituse ja koostise kohta. Pole kahtlustki, et me elame (heas mõttes) huvitavatel aegadel.
Ülal NASA animatsioon Webbi MIRI instrumendi tööpõhimõttest valguse peegeldamisel, voltimisel, transportimisel, lahutamisel, liitmisel ja jäädvustamisel. Ärge täpsemalt küsige.

Teisipäev, 8. veebruar 2022

Läbipaistvad raketid

Reaalajas animatsioon sellest kuidas erinevate rakettide start näeks algusest lõpuni välja juhul kui need oleksid läbipaistvad ning erinevad raketikütused (või õigemini nende komponendid) värvilt selgelt eristatavad. Vasakult lugedes on näidetena toodud seni suurim ja võimsam Saturn V, mis toimetas inimesed Kuule; USA kuulus kosmosesüstik, mis on nüüdseks koos Saturn V'ga pensionile saadetud; SpaceXi seni võimsam kanderakett Falcon Heavy ning NASA veel kordagi lennanud SLS (SpaceLaunchSystem), mille ehitust on saatnud lõputud viivitused ja lõhkised eelarved.

Värvid tähistavad:
Punane - rafineeritud petrooleum RP-1
Kollane - vedel vesinik LH2
Sinine - vedel hapnik LOX
PS. Lisaks vedelkütustele on kosmosesüstiku raketi ja SLS külgedel näha niinimetatud tahkekütuse tõukureid (solid rocket booster), milles sisalduv kütus koosneb ammoonium-perkloraadi, alumiiniumi pulbri, raudoksiidi ja PBAN nimelise kopolümeeri segust. Vaatamata suhtelisele lihtsusele ja võimsusele ei ole tahkekütust kasutavate rakettide põlemine otseselt kontrollitav.

Neljapäev, 3. veebruar 2022

Astronoomiaklubi astrofoto: Hobusepea udukogu ja Leegi udukogu

Kuna Orioni tähtkuju on viimasel ajal lõunataevasse kerkinud juba üsna varajastel kellaaegadel, on saabunud üks mugavamaid aegu aastas selles peituvate arvukate udukogude pildistamiseks. Kui mõned nädalad tagasi sai jäädvustatud Orioni (ja ühtlasi terve taeva) kõige heledamat udukogu M42, siis eelmise nädala selgel teisipäeval jõudis mõtteline järg sealsete suhteliselt nõrga heledusega Hobusepea udukogu ja Leegi udukogu juurde. Need leiab niinimetatud Orioni vöö (kolm heledat tähte ühes reas) vasakpoolsema tähe - Alnitaki - lähiümbrusest.

Foto kogusäri on 2tundi ja 32 minutit (51x180sek, ISO800). Toru Orion 8" Astrograph, monteering EQ6R-PRO, kaamera Nikon D5600, filter L-eNhance. Gideeritud. PHD2, APT, DSS, Pixinsight, Photoshop. Täissuuruses: https://upload.wikimedia.org/.../Horsehead_flame_nebula...

Miks need udukogud selliseid hüüdnimesid kannavad ei nõua vist pikemat seletust. Küll aga vajab mõningast selgitust kahemõõtmelise foto ruumiline mõistmine, kuna taevast me ju ei leia tuttavate mõõtmetega objekte, mille põhjal näiteks langetada hinnanguid nende suhteliste kauguste kohta.

Foto keskel ja umbes 1350 valgusaasta kaugusel asuv Hobusepea udukogu (Barnard 33) on tõenäoliselt üks enimtuntumaid udukogusid meie lähiümbruses. Juhuse tahtel hobuse pead meenutav tume tolmupilv ja teised abstraktsema vormiga moodustised selle lähistel on tegelikult paigaks kus tekivad uued tähed. Infrapunakiirguses tehtud vaatlused kosmoseteleskoopidega näitavad, et nähtavas valguses läbipaistmatud pilved peidavad endas väga noori ja kuumi vastsündinud või veel alles moodustuvaid proto- ehk eeltähti, mis tõenäoliselt kosmilises ajaskaalas kohe-kohe enda ümbert gaasi ja tolmu laiali puhuvad. Hobusepea taustal sügavpunakalt hõõguv udusus on mitu valgusaastat laia ja siin-seal väljasopistunud pilve hõredam serv, mida ergastab oma võimsa kiirgusega täht nimega Sigma Orionis, mis paraku kaadrisse ei mahtunud, aga mis asub fotol hobusepea kohal. Tegelikult koosneb silmale ühe tähena paistev Sigma Orionis kolmest üksteise ümber tiirlevast väga massiivsest tähest (13, 14 ja 18 Päikese massi), mis oma kiirgusega udukogus sisalduvat vesinikku ioniseerivad ehk heledama sunnivad.*
Liikudes alla ja vasakule näeme me niinimetatud Leegi udu (NGC 2024 või Sh2-277), mis asub meile paarkümmend valgusaastat lähemal kui Hobusepea. Sarnaselt oma naabrile ergastab sealset vesinikku lähedalasuv noor, kuum ja massiivne täht - Alnitak - millest on fotol raske mööda vaadata. Nagu Sigma Orionis on ka Alnitak tegelikult kolmiktäht, millest kõige suurem on umbes 33 Päikese massiga O-tüüpi sinine ülihiid. Päikesest 20 korda suurema diameetriga ja 30 tuhande kraadise pinnatemperatuuriga hiiglane särab meie kodutähest kusagil veerand miljonit korda heledamalt ning kiirgab suures osas meie silmadele nähtamatus ultravioletis. Tema poolt "põlema" süüdatud Leegi udu ees hargnevad läbipaistmatud tolmupilved ja -niidid, milles peituvad ilmselt juba uute tähtede tihedad alged. Leegi udu südames on infrapuna- ja röntgenvaatlustes näha aga rikkalikku hajustäheparve, mis koosneb pea tuhandest noorest tähest. Neist enamike ümber on avastatud tumedad kettad, kus tolmust ja gaasist kleepuvad kokku protoplaneedid ehk loomisel on sajad päikesesüsteemid omade Jupiteride ja miks mitte Maadega.
Kolmandaks suuremaks komponendiks fotol on Hobusepea ja Leegi vahel asuv sinakashele piirkond NGC 2023. Selle on oma valgusega helendama pannud noor sinine alamhiidtäht ebaromantilise tähisega HD 37903, millel on nähtavasti olnud õnne (või on pigem õnn meile poolel?) tekkida suure ja tumeda udukogu hõredamas servas. NGC 2023 näol on tegemist niinimetatud peegeldusuduga, mille valgus ei pärine niivõrd ioniseeritud vesinikust, kui lihtsalt gaasilt ja tolmult peegeldunud tähevalgusest.
Loodetavasti maalib meie põgus seletus mingigi pildi selle kauge ja kauni piirkonna ehitusest ja olemusest. Astrofotograafia on kord selline ala, mida ei saa täiel rinnal hinnata enne kui sellest veidi teada. All mõned fotod neist ududest ja objektidest tõsiste teleskoopide vahendusel, mis annavad asjast kindlasti palju parema ülevaate.

Orioni tähtkuju ülipika säriajaga. Kolm heledat tähte selle keskel moodustavad niinimetatud Orioni vöö, mille vasakpoolsema tähe ümbrusest ülemisel fotol oleva piirkonna leiab (90 kraadi pööratult). Suur Orioni udukogu (M42) asub vöölt rippuvas "mõõgas". Foto autor: Rogelio Bernal Andreo

Lähivõte Hobusepeast infrapunas (vasakul) ja nähtavas valguses (paremal).

Leegi udu infrapuna- ja röntgenkiirguses, mis lubab näha selle südames asuvat rikkalikku hajustäheparve.

Lähivõte NGC 2023 peegeldusudust.

*Kui minna otsapidi osakestefüüsikasse, siis vesiniku puhul tähendab ioniseerimine seda, et prootoni ümber tiirlev elektron lüüakse suure energiaga footoni poolt minema. Alles jääb postiivselt laetud prooton, mis üksinda olla ei soovi. Peagi haarab see enda orbiidile tagasi mõne hulkuva negatiivselt laetud elektroni. Alguses kõrgemale orbiidile haaratud elektron kukub aga prootoni ümber tiireldes kohe madalamale orbiidile, mispeale eraldub sellest omakorda footon, mille lainepikkus paistab meile (või antud juhul meie kaameratele) punaka valgusena. Astronoomias nimetatakse selliselt heledavaid udusid HII(rooma numbriga 2) piirkondadeks.