Põrkuvad galaktikad kosmosesügavuses

Autor. Üllar Kivila

Hawaii saarel asuv Gemini teleskoop jäädvustas selle vaate umbes 200 miljoni valgusaasta kaugusel põrkuvatele spiraalgalaktikatele, mis kannavad ühist kataloogitähist NGC 7253. Võimalik, et midagi sarnast saavad kellegi või millegi silmad või muud valgust tajuvad elundid näha ka meie kodukandis umbes 4-5 miljardi aasta kauguses tulevikus, mil Linnutee ning meie lähim naabergalaktika Andromeeda peaksid põrkuma ning ühinema. Inimesi - vähemalt tänapäevasel kujul - seda vaatepilti ilmselt imetlemas ei ole. Ka meie Päikesesüsteem on selleks ajaks tänasest hoopis teistsugune; Päike on paisunud punaseks hiidtäheks ning Maast, kui see peaks veel eksisteerima, on saanud Merkuurist palju ekstreemsem tulikuum kivi- ja laavakõrb.

Täpsuse huvides tasub öelda, et Linnutee ja Andromeeda galaktika tulevase kokkupõrke toimumine ei ole päris kindel, sest kuigi need galaktikad lähenevad teineteisele kiirusega umbes 110 km/s, ei tea me kuigi täpselt Andromeeda galaktika külgsuunalist liikumiskiirust Linnutee suhtes, ehk nn omaliikumist. See määrab, kas tulevane kohtumine saab olema kokkupõrge või lähedane möödumine.

Foto jäädvustati kohalike keskkooliõpilaste praktikaprogrammi raames ning sellele anti kohalikus keeles nimi Nā ʻUhane Māhoe Huki Pū i ke Ola, mille tõlge inglise keelde oleks "The Twin Spirits Pulling Together Creating Life". Nimetus viitab galaktikates sisalduvate gaasi- ja tolmupilvede põrkel vallanduvale ulatuslikule tähetekkele, mille käigus moodustub hulgi uusi tähe- ja planeedisüsteeme.

Autor: Üllar Kivila

Atmosfääri refraktsioon vajutab Kuu lapikuks ning valguse neeldumine atmosfääris värvib selle punaseks. Selle fotoseeria jäädvustas astronaut Donalt Pettit 2003. aastal ISSi pardal Maa serva taha loojuvast Kuust ning see näitab väga efektselt kahte põhilist viisi, kuidas atmosfäär taevakehade vaatlemist mõjutab.

Punakat värvust on vast üsna lihtne mõista - Maa atmosfäär hajutab valguse eri lainepikkusi erineval määral, sinist rohkem kui punast. Seetõttu paistab atmosfäär ise sinisena ning kõik objektid, mida läbi atmosfääri vaatame, seevastu rohkem punased - osa sinist valgust on justkui "ära röövitud". Selle nähtuse teaduslik nimetus on Rayleigh' hajumine ning sel põhjuselt ongi tõusev või loojuv Päike või Kuu kollakat või punakat värvi.

Refraktsiooni on vahest keerulisem visuaalselt mõista. Et Maa atmosfääri tihedus muutub sujuvalt olematust kosmoses kuni meile tuntud õhurõhuni, mõjutab see ka valguse levimise trajektoori. Efekt on sama, mis valguse murdumisel veeklaasis õhu ja vee piirpinnal, kuid et atmosfääris on konkreetse piirpinna asemel sujuv tiheduse üleminek, paindub ka valguskiirte teekond sujuvalt. Praktikas näeb see välja nii, et mida lähemal paistab taevakeha horisondile, seda enam on selle näiv asukoht tegelikust vertikaalselt ülespoole nihkes. Kuu ja Päikese puhul tekib ka näiva ketta lapikuks vajumise efekt, kuna refraktsiooni tugevus muutub ka selle ketta ulatuses - alumine serv murdub ülemisest enam.

ISS teleskoobis

Autor: Üllar Kivila

Prantsuse astrofotograaf Charline Giroud on tuntust kogunud Rahvusvahelise Kosmosejaama (ISS) ja teiste satelliitide läbi teleskoobi jäädvustamisega. Enamik jäädvustusi on tehtud läbi 11" (28 cm) Celestroni teleskoobi (CPC 1100) ning mitmesuguste ZWO ASI planeedikaameratega.

Valik kaadreid ISSi ülelennust läbi teleskoobi.

Hiina kosmosejaam Tiangong.

ISS hommikutaeva taustal.

ISS siluett, taustal Kuu. ISSi ülelennud Kuust või Päikesest on levinud viis selle kosmosejaama Maalt jäädvustamiseks, mis ei vaja spetsiaalselt satelliite jälgida suutvat teleskoobimonteeringut.

BepiColombo valmistub Merkuurile saabumiseks

Autor: Üllar Kivila

Pärast 8-aastast teekonda ning kokku üheksat möödalendu Maast (1 x), Veenusest (2 x) ning Merkuurist (6 x), et oma trajektoori nende taevakehade gravitatsiooni abil kohendada, valmistub Euroopa Kosmoseagentuuri ambitsioonikas Merkuuri-uurimise sond BepiColombo käesoleva aasta novembris Merkuuri orbiidile sisenema. Selle ettevalmistuseks eraldub sond end pikalt teeninud ioonmootorite moodulist. Veebiülekanne sellest protsessist algab Eesti aja järgi 3. septembril kell 14:45.

Planeedi orbiidile jõudnuna jaguneb sond veel omakorda kaheks osaks, mis asuvad veidi erinevatel orbiitidel Merkuuri ümber tiirlema, et seda võrdlemisi väheuuritud planeeti lähemalt tundma õppida.

Kuigi Merkuur on kauguse mõttes üks Maale lähemaid planeete, on orbitaalmehaanika seaduste tõttu selle juurde lendamine üsna raske väljakutse, millest põhjustest plaanime lähemal ajal pikemalt kirjutada.

Päikesevarjutus Hispaanias

Autor: Üllar Kivila

Tagasivaade 12. augusti täielikule päikesevarjutusele. Astrofotograaf Louis Leroux kombineeris selle vaate Päikese kroonile ja Maa tuhkvalgusest valgustatud Kuu ööpoolele Hispaanias jäädvustatud 434 üksikust fotost säriaegadega 0,01 s kuni 1 s.

Päikese krooni magnetväljade poolt kujundatud keerukas struktuur on täieliku varjutuse ajal pildistamiseks üks keerulisemaid väljakutseid, sest krooni heledus varieerub väga suures ulatuses ning selle kogu ulatuse jäädvustamine ei ole ilma mitut eri säriaega kasutamata võimalik. Peale krooni saab pildil näha paari roosakat protuberantsi, ehk magnetväljade poolt Päikese pinna kohale tõstetud suuri plasmapilvi ning Kuu siluetti Päikest varjamas. Kuu tuttavat palet valgustab õrnalt Maa, mis täieliku päikesevarjutuse ajal paistab Kuu taevas täisfaasis.

Head teadmistepäeva!

Autor: Üllar Kivila

47 aastat tagasi, 1. septembril 1979, sai NASA kosmosesond Pioneer 11 esimeseks Saturni lähedalt külastanud kosmoseaparaadiks. Need nostalgiahõngulised pildid näitavad hästi välja kaameratehnika arengu vahepealsete aastakümnete jooksul. Pioneer 11 "kaamera" koosnes ühest pikslist, täpsema nimega fotopolarimeetrist, mis kasutas pildi koostamiseks kosmosesondi enda pöörlemist ning liikumist. Hilisemate sondide piltidega võrreldes pole need muidugi kuigi muljetavaldavad, kuid tollal oli siiski tegemist parimate lähivaadetega meie Päikesesüsteemi unikaalsele suurte rõngastega planeedile.

Saturn ja selle suurim kuu Titaan. Rõngaste veidi harjumatu välimus on tingitud sellest, et need on jäädvustatud päikesevalguse suhtes "altpoolt" - vaatenurgast, mida Maalt kunagi ei näe. Sellisest vaatenurgast paistavad rõngad justkui negatiivis - tihedamad piirkonnad tumedana ja hõredamad alad heledamana.

Saturni rõngad ning paar kaaslast.

Lähivaade Saturni servale ning rõngaste varjule planeedi atmosfääris.

Lahkumispilt Saturnist.

Nancy Grace Romani nimeline kosmoseteleskoop startis

Autor: Üllar Kivila

Eile, 30. augustil Eesti aja järgi kell 13:26 startis SpaceX Falcon Heavy raketi pardal edukalt Nancy Grace Romani nimeline kosmoseteleskoop, mis on mitmes praktilises mõttes kuulsa Hubble'i kosmoseteleskoobi järglane ja edasiarendus. Teleskoobi lahutusvõime on Hubble'iga sarnane, kuid selle 300-megapiksline kaamera katab ühe kaadriga ligi 100 korda suurema taeva-ala.

Romani teleskoop vahetult enne Falcon Heavy kanderaketi lastiruumi laadimist.

Viimane vaade Romanile Falcon Heavy ülemise astme pardalt pärast teleskoobi eraldumist kanderaketist. Erinevalt Hubble'i teleskoobist, mida astronaudid Maa orbiidil korduvalt külastanud ja täiendanud-remontinud on, pole meie praeguste mehitatud kosmoselaevadega Romani külastamine võimalik.

Romani teleskoobi start USAst Kennedy kosmodroomilt.

Erinevalt Hubble'i teleskoobist ei jää Roman Maa lähedusse, vaid lendab orbiidile Maa-Päikese 2. Lagrange'i punkti umbes 1,5 miljoni km kaugusele Maa "taha" Päikese poolt vaadates. Roman liitub juba seal asuvate James Webbi ja Euclidi kosmoseteleskoopidega. Reis vaatlusorbiidile kestab umbes 3 kuud, ehk esimesi kauneid ülesvõtteid uue teleskoobi vahendusel on loodetavasti oodata selle aasta lõpu poole. All: Romani teekond 2. Lagrange'i punkti orbiidile. Võrdluseks on näidatud ka juba seal asuva James Webbi teleskoobi asukoht.

Mis kujuga on Maa?

Autor: Üllar Kivila

Kui jätta kõrvale vandenõufännide trollimine, siis küsimused Maa täpsest kujust pakuvad teadlastele huvi ka tänapäeval. Mitte selle pärast, et keegi selle üldises kerakujus kahtleks, vaid sellepärast, et nagu teaduses kombeks – mida täpsemalt midagi mõõta või uurida, seda rohkem huvitavaid nüansse välja tuleb.

Kui meid huvitab vaid üldpilt ja paarikümne kilomeetrine vertikaalne täpsus, siis võime julgelt Maa kerakujuliseks lugeda. Maa 12 700 kilomeetrise läbimõõdu juures eksime sel juhul tõelise kuju suhtes alati vähem kui 0,4%.

Maa tegelikku kuju näitab kõige paremini siiski foto. See pilt on pärit Euroopa Kosmoseagentuuri ilmastikusatelliidilt Meteosat 12 ning täislahutuses 12 000 x 12 000 piksli suuruselt pildilt võib kenasti välja mõõta polaar- ja ekvatoriaalläbimõõdu paarikümne piksli suuruse erinevuse (ettevaatust, suur fail!): https://www.esa.int/.../24859670-13.../Full_Earth_disc.jpg

Maa topograafiline kaart, kuid tavalise kõrguse asemel geoidist või ellipsoidist on siin esitatud kõrguste skaala kaugusena Maa keskpunktist (topograafia kõrgus on pildil võimendatud). Selgelt on näha Maa ellipsoidaalsus ning ka põhjus, miks kaugeim punkt Maa keskpunktist ei ole mitte Everest, mis on küll kõrgeim mägi keskmisest merepinnast (8848 m), vaid Lõuna-Ameerika Andides enam-vähem täpselt ekvaatoril asuv Chimborazo (kõrgus merepinnast 6263 m). Maa keskpunktist asub Everesti tipp 6382,3 km kaugusel, kuid Chimborazo tipp ulatub 6384,4 km kaugusele (st 2,1 km kaugemale).

Juba 17. sajandil hakkasid füüsikud ja astronoomid oletama, et suurema täpsuse juures pole Maa üldkuju enam täpselt kera, vaid pigem pöördellipsoid – Maa läbimõõt põhjapooluselt lõunapooluseni on väiksem kui läbimõõt ühest ekvaatori punktist selle vastaspunkti. See oletus pärines füüsikast – pöördellipsoid on loomulik kuju, mille omandab oma telje ümber pöörlev vedelikukera. Tasub meeles pidada, et peale õhukese maakoore ei ole suurem osa Maa ainest planeedi sisemuses tahkes olekus, vaid vedela või viskoosse kivimassi kujul. Täpsed geodeetilised ja astronoomilised mõõtmised piki erinevaid meridiaanikaari kinnitasid seda oletust, kusjuures olulise panuse andis ka Eestis tuntud Struve kaare mõõtmine aastatel 1816-1855. Ellipsoid on Maa kujule piisavalt hea lähendus (püsides samas matemaatiliselt piisavalt lihtsana), et seda kasutatakse tänapäeval mitmete geograafiliste koordinaatsüsteemide alusena – kõige tuntum on vast WGS84, mida kasutavad muuhulgas ka GPS-süsteemid. WGS84 ellipsoidi järgi on Maa polaarläbimõõt 12 713 km ning ekvatoriaalläbimõõt 12 756 km. Erinevus seega 43 km.

Veel suuremat täpsust taga ajades tuleb hakata uurima Maa täpsemat massijaotust ning pinnamoe ebaühtlusi – viimased on selles mõõtkavas juba märkimisväärsed. Mariaani süviku ning Everesti tipu kõrguste erinevus keskmisest merepinna tasemest on kokku ligi 20 kilomeetrit. See „keskmine merepinna tase“ ongi aluseks veel täpsemale Maa kuju mudelile – geoidile, mis kirjeldab hüpoteetilist olukorda, kui Maa olekski vedelikukera, või alternatiivselt – üleni kaetud sügava ookeaniga. Ignoreerides ka tõusude-mõõnade ning ilmastiku mõju, peaks see hüpoteetiline globaalne veepind näitama gravitatsioonilist ekvipotentsiaalpinda. Selle keeruka sõna taga peidab end lihtsalt tõdemus, et vedelikud omandavad alati minimaalse energiaga tasakaaluolekule vastava kuju. Kui Maa siseehitus oleks kõikjal ühetaoline, oleks selleks pinnaks ellipsoid. Reaalsuses koosneb Maa koor ja vahevöö aga erineva tiheduse ja koostisega kivimitest, mis tähendab, et mõnes piirkonnas on kohalik gravitatsiooniväli veidi tugevam või veidi nõrgem. Selle tulemusena tekivad selle idealiseeritud vee-ellipsoidi pinnal ebaühtlused – justkui künkad ja orud, kuna ka vesi koondub raskusjõu mõjul tihenduste piirkondadesse. Maa puhul erineb geoidi ja ellipsoidi pind vaid umbes 100 meetri jagu, kuid sellega arvestamine on oluline näiteks geodeetiliste täppistööde juures, kuna kõik raskusjõu abil looditavad seadmed järgivad kohalikku raskusjõu vertikaali, mis võib lihtsustatud sfääri või ellipsoidi vertikaalsuunast piisavalt erineda, et täppismõõtmisi segada.

Kokkuvõttes – kui tekib küsimus, kuidas Maa kuju kirjeldada, tasub mõelda selle kirjelduse eesmärgi ja vajaliku täpsuse peale. Olukorras, kus pole probleemiks rannapalli või jalgpalli ümmarguseks nimetada, pole ka mingit takistust Maad samamoodi käsitleda. Kui juhtute aga olema FIFA tarbeks jalgpalle inspekteeriv ametnik või Maad mõõtev geodeet, ei ole paraku keerulisematest kirjeldustest pääsu.

All: Maa geoidi kuju õiges mõõtkavas. Geoidi maksimum (st erinevus ellipsoidist) on +85 m Islandi lähedal ning miinimum -106 m India lõunaosas.

All: Maa geoidi kuju 10 000 x kõrguste võimendusega. Geoidi maksimum (st erinevus ellipsoidist) on +85 m Islandi lähedal ning miinimum -106 m India lõunaosas.

Kohtumine Marsi taevas

Autor: Üllar Kivila

Mõnikord tuleb ette, et Maalt vaadates varjab Kuu mõne Päikesesüsteemi planeedi - selliseid sündmuseid nimetatakse astronoomias kattumisteks. Mõistagi toimub selliseid sündmuseid ka teiste planeetide vaatevinklist, kuid enamasti pole neid keegi vaatlemas.

2. juulil 2026 sattus üks selline kattumine toimuma marsikulguri Perseverance asukohast nähtuna - Marsi kuu Phobos kattis õhtutaevas ehatähena paistva Maa. Fotod on tehtud umbes 40 minutit pärast kohalikku päikeseloojangut, mil Marsi tolmune atmosfäär oli hajunud päikesevalgusest endiselt veel üsna hele.

Fotoseeria Maa kattumisest Phobosega, töödeldud taeva taustaheleduse eemaldamiseks, et neid paremini eristada.

Perseverance'i vaade Marsi loojangutaevasse, lähivaatel seeria ülesvõtetest Maa kattumisest Phobosega. Erinevalt Maa Kuust tiirleb Phobos Marsile sedavõrd lähedal, et selle orbitaalkiirus on suurem Marsi pöörlemiskiirusest - täistiir kestab vaid 7,5 tundi. Seetõttu liigub Phobos Marsi taevas teistele taevakehadele vastassuunas, tõustes läänes ning loojudes idas. Antud pildiseerial tõusebki Phobos läänest samal ajal kui Maa sealsamas loojub.

Eskimo planetaarudu

Autor: Üllar Kivila Selle kauni ülesvõtte NGC 2392 udukogust, ehk "Lõvipea" või "Eskimo" udust pildistas James Webbi kosmoseteleskoop.

Udukogu sisemine helendav osa koosneb peaasjalikult kuumast gaasist ning välimine rõngas veidi jahedamast klompidesse koondunud tolmust. Mõlemat valgustab udukogu keskel asuv kuum tähejäänuk - kunagise Päikese-laadse tähe südamik, mis on tuumakütuse varude lõppemisel oma atmosfääri väliskihid laiali paisanud. Selline planetaarudu* kestab kosmilises mõttes vaid üsna üürikese hetke, umbes 10 000 aasta jooksul hajub see tolmu- ja gaasipilv laiali.

NGC 2392 asub Kaksikute tähtkujus ning on seega põhjapoolkeralt hästi vaadeldav. Oma väikese suuruse ning suhteliselt suure heledusega (9. tähesuurus) võib seda silmata ka väiksemate teleskoopidega, kus see paistab pisikese uduga ümbritsetud tähena. Udukogu detailide eristamiseks on aga vaja pigem suuremat teleskoopi.

* Nimest hoolimata ei ole planetaarududel mingit seost planeetidega. Nime andsid esimesed selletaolised objektid avastanud teleskoobivaatlejad, kes nende olemust ei teadnud. Omaaegsetes teleskoopides paistsid need pisikeste heledate ketastena, sarnanedes visuaalselt Päikesesüsteemi planeetidega ning eristudes tähtedest, mis paistsid teleskoobi suurendusest sõltumata vaid valguspunktidena.