Auringolla oli kaksossisarus

Aurinko kasvoi toisen sitä suuresti muistuttavan tähden seurassa. Näin esittää kaksi tutkijaa mullistavassa teoriassaan, joka voi vihdoin selittää Aurinkokunnan ulko-osien rakenteen – ja yli sata vuotta etsityn 9. planeetan lähtökohdat.

Aurinko kasvoi toisen sitä suuresti muistuttavan tähden seurassa. Näin esittää kaksi tutkijaa mullistavassa teoriassaan, joka voi vihdoin selittää Aurinkokunnan ulko-osien rakenteen – ja yli sata vuotta etsityn 9. planeetan lähtökohdat.

Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

Aurinko on yksinäinen tähti. Sen lähin naapuri sijaitsee yli 40 000 miljardin kilometrin päässä.

Näin ei ole kuitenkaan ollut aina. Aurinko muodostui 4,6 miljardia vuotta sitten tähtitihentymässä, ja vastasyntyneiden tähtien välisessä avaruudessa oli paljon pölyä, kaasua, komeettoja ja asteroideja – ja ehkä jopa planeettoja.

Nuori Aurinko ja muut tähdet, joita tähtitieteessä pidetään sen sisaruksina, moukaroivat pienempiä taivaankappaleita painovoimallaan. Miljoonien vuosien kuluessa tilanne kuitenkin rauhoittui tähtien ympärillä. Tällä tavalla myös oma aurinkokuntamme kaikkine taivaankappaleineen vakiintui – ainakin teoriassa.

Orionin sumu on valtava pöly- ja kaasupilvi, jossa syntyy tähtiä, eli juuri sellainen uusien tähtien syntyalue, jollaisessa Aurinko muodostui mutta jota ei ole vielä paikannettu.

© STScI/ESA/NASA

Jäljellä on kuitenkin kaksi arvoitusta. Toinen on niin sanottu Planeetta Yhdeksän, joka laskelmien mukaan kiertää Aurinkokunnan laidalla mutta jota ei ole löydetty. Toinen on Oortin pilvi, 100 miljardin pienen kappaleen pallo, joka ympäröi Aurinkokunnan.

Auringon painovoima tuskin riitti vetämään Planeetta Yhdeksää ja Oortin pilven asteroideja ja komeettoja siitä tähtitihentymästä, jossa se syntyi.

Siksi kaksi yhdysvaltalaistutkijaa on esittänyt hämmästyttävän teorian: Auringolla oli kaksossisarus.

Todisteita on jo alettu etsiä.

Outo jääpilvi ihmetyttää tutkijoita

Oma aurinkokuntamme muodostui, kun pöly- ja kaasupilvi luhistui. Keskellä paine kasvoi niin suureksi, että vetyatomit alkoivat sulautua yhteen eli fuusioitua heliumiksi. Näin syntyi Aurinko. Auringon ympärillä loppu aine levittäytyi pyöriväksi kiekoksi.

Kiekon pöly ja kaasut kertyivät erikokoisiksi kasaumiksi, ja suurimmista niistä muodostuivat ajan mittaan nykyiset planeetat.

Kun planeetat olivat syntyneet, asteroidit kerääntyivät Marsin ja Jupiterin väliselle asteroidivyöhykkeelle ja komeetat ulkoplaneettojen taakse Kuiperin vyöhykkeelle.

Vielä ulompana, Aurinkokunnan äärilaidalla, kehittyi Oortin pilvi: 100 miljardin jääkappaleen, asteroidin ja komeetan kokoelma.

Pilven reunaan on matkaa 2 000 kertaa Maan ja Auringon välinen etäisyys. Vertailun vuoksi mainittakoon, että kahdeksasta planeetasta kaukaisin, Neptunus, on 30-kertaisen välimatkan päässä.

Noin 5 000–100 000 kertaa niin kaukana Auringosta sijaitseva Oortin pilvi käsitetään ontoksi palloksi, jonka sisällä Aurinkokunta on.

Jääkappaleista, asteroideista ja komeetoista koostuva Oortin pilvi ympäröi koko Aurinkokunnan.

© Mikkel Juul Jensen/SPL

Oortin pilvi on Aurinkokunnan suurin arvoitus kahdesta syystä. Ensinnäkin mallinnusten mukaan vain murto-osa sen jääkappaleista voi olla peräisin nuoren Aurinkokunnan sisäosista.

Toiseksi pilven pitäisi sisältää vähemmän kappaleita eikä se saisi olla pallomainen, jos Aurinko on vetänyt jääkappaleet joltakin toiselta tähdeltä siinä tihentymässä, jossa se syntyi.

Yhdysvaltalaisen Harvardin yliopiston astrofyysikot Amir Siraj ja Abraham Loeb uskovat löytäneensä selityksen: Auringolla oli kaksossisarus seuranaan ensimmäisten 100 miljoonan vuoden ajan.

Tähtiparissa ei ole sinänsä mitään erikoista. Suunnilleen puolet Linnunradan Auringon kaltaisista tähdistä kuuluu tähtijärjestelmään, jota kutsutaan kaksoistähdeksi.

Jos Siraj ja Loeb ovat oikeassa, Oortin pilven laajuus ja pallomainen muoto ovat selitettävissä. Kaksossisarukset loivat yhdessä niin vahvan painovoimakentän, että se riitti vetämään runsaasti kappaleita Oortin pilveen joka suunnasta, joten pilvestä tuli pallo eikä kiekko.

Auringon kaksossisarus ei ainoastaan vastaa kysymykseen, kuinka Oortin pilvi kehittyi, vaan se myös antaa mahdollisen selityksen Aurinkokunnan salaperäisimmälle kiertolaiselle: Planeetta Yhdeksälle.

Yhteinen painovoima nappasi planeetan

Tähtitieteilijöitä on askarruttanut yli sadan vuoden ajan Aurinkokunnassa ehkä piilevä planeetta. Koska siitä ei ole suoria havaintoja, siitä puhutaan hypoteettisena yhdeksäntenä planeettana. Laskelmien mukaan sen kiertorata sijoittuu Aurinkokunnan kaukaisiin ulko-osiin.

Siellä kiertää Aurinkoa muun muassa suuri asteroidi Sedna hyvin soikeaa epäkeskistä rataa, joka olisi parhaiten selitettävissä sillä, että Aurinkokunnan ulko-osissa olisi planeetta, jonka massa on kymmenen kertaa Maan massa.

Samalla tavalla kuin Oortin pilven tapauksessa perinteisillä tähtitieteen teorioilla ei pystytä selittämään, kuinka Planeetta Yhdeksän olisi voinut tulla Aurinkokuntaan.

Aiemman näkemyksen mukaan Planeetta Yhdeksän syntyi Aurinkokunnan sisäosissa ja sinkoutui myöhemmin Jupiterin painovoiman vaikutuksesta sen laidalle. Vastauksetta jää kuitenkin kysymys, miksi planeetta olisi joutunut 15 kertaa niin kauas kuin Neptunus.

Sen sijaan uusi teoria Auringosta ja sen kaksossisaruksesta antaa selityksen.

Parin muodostavien tähtien etäisyys oli 1 000– 1 500 kertaa Maan ja Auringon väli, ja ne kiersivät yhteistä painopistettä.

Yhteinen painopiste veti puoleensa Planeetta Yhdeksää ja lukuisia kääpiöplaneettoja muiden tähtien ympäriltä siinä tihentymässä, jossa Aurinko syntyi.

Kun kolmas tähti satoja miljoonia vuosia myöhemmin kulki ohi, se sieppasi Auringolta kaksossisaruksen. Planeetta Yhdeksän sitä vastoin jäi Aurinkokuntaan.

Siraj ja Loeb pitävät tätä mahdollisuutta 20 kertaa todennäköisempänä kuin sitä, että Aurinko kaappasi yksin Planeetta Yhdeksän.

Ensimmäinen askel matkalla kohti Auringon kaksossisarusta koskevan teorian todistamiseen on Planeetta Yhdeksän olemassaolon vahvistaminen. Siinä avainasemassa on Vera C. Rubin -observatorio, joka valmistuu Chileen vuonna 2022.

Uuden teleskoopin pääpeili on 8,4-metrinen, ja se on varustettu maailman suurimmalla, 3 200 megapikselin, digikameralla, jonka kuvakenttä vastaa 40:tä täyttäkuuta. Siksi Vera C. Rubin voi kuvata koko etelätaivaan jo kolmessa yössä.

Teleskooppi voi paljastaa kaukaisia, himmeitä taivaankappaleita, jotka liikkuvat taivaalla – juuri niin kuin oletettu Planeetta Yhdeksän radallaan.

Chileen valmistuva Vera C. Rubin -teleskooppi kartoittaa vuosina 2022–2032 Aurinkokunnan taivaankappaleita, kuten kääpiöplaneettoja, asteroideja ja komeettoja.

© Rubin Observatory/NSF/AURA

Jos Vera C. Rubin -teleskooppi paljastaa suuren hyvin soikeaa rataa kiertävän planeetan, on mahdollista, että kiertolainen ei ole peräisin Aurinkokunnasta, vaan sen ovat vetäneet tänne Aurinko ja sen kaksossisarus. Lisäksi yritetään tehdä havaintoja kääpioplaneetoista, joilla on samanlaiset radat, sillä kaksosteorian mukaan niitäkin on olemassa.

Tutkimus jatkuu, mikäli kaksossisaruksesta saadaan näyttöä. Tavoite on jäljittää kaikki Auringon sisarukset.

Pari on voinut luoda elämää

Auringon hävinnyt sisarus aloittaa uuden luvun teoriassa, joka koskee Auringon syntymäpaikkana ollutta tähtitihentymää.

Jo jonkin aikaa on yritetty selvittää, mitä Auringolle ja kaikille sen sisaruksille on tapahtunut syntymän jälkeen.

Simon Portegies Zwart alankomaalaisesta Leidenin yliopistosta alkoi vuonna 2009 jäljitellä uusien tähtien syntyalueen olosuhteita. Hän päätyi siihen tulokseen, että tihentymässä oli noin 3 500 erikokoista nuorta tähteä. Sittemmin Zwart on laskenut, kuinka joukko levisi galaksiin.

Viimeisten 4,6 miljardin vuoden aikana tähdet ovat kiertäneet Linnunradan keskuksen yli 20 kertaa, ja kiertoliike on levittänyt ne puoliympyräksi. Kaaren pituus on puolet galaksista.

Auringon kaksossisarus voi olla missä kohdassa kaarta tahansa, mutta ainakin sata Auringon sisarusta sijaitsee yhä muutaman sadan valovuoden säteellä.

Etäisyys on niin lyhyt, että avaruusteleskooppi Gaia voi kartoittaa niiden liikkeen hyvin tarkasti.

Gaia-teleskooppi havainnoi tähtiä, jotka voivat olla Auringon sisaruksia siksi, että ne ovat syntyneet samassa tähtitihentymässä.

© C. Carreau/ESA

Kun tähden liike on määritetty, sitä voidaan kelata taaksepäin, jolloin käy ilmi, mistä tähti on lähtöisin.

Viime vuosina tähtitieteilijät ovat etsineet Gaian havaintojen pohjalta tähtiä, jotka ovat syntyneet samassa Linnunradan osassa kuin Aurinko. Todennäköisesti on onnistuttu löytämään kaksi Auringon sisarusta: HD 162826 ja HD 186302.

Suuret maapallolla toimivat teleskoopit ovat mitanneet kummankin tähden säteilyspektrin. Sen avulla on mahdollista määrittää niiden ikä ja kemiallinen koostumus.

Linnunradasta yritetään löytää Auringon sisaruksia, jotta voidaan todistaa, että Aurinko syntyi yhdessä tuhansien muiden tähtien kanssa tihentymässä ja että Auringolla oli siellä nuoruudessaan kaksossisarus. Ensimmäiset sisarukset on jo löydetty.

© Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

Auringon sisarukset leviävät

Tähtitihentymä, jossa Aurinko syntyi (vas.), on Linnunradan kiertoliikkeen vuoksi levinnyt niin, että tähdet ovat jakautuneet puoliympyräksi, jolla on mittaa puolen galaksin verran (oik.). Auringon kaksossisarus voi olla missä kohdassa kaarta tahansa.

© Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

Teleskooppi jäljittää sisaruksia

Gaia-teleskooppi kartoittaa 1,3 miljardin tähden liikkeen. Tietojen pohjalta voidaan määrittää, mistä yksittäiset tähdet ovat lähtöisin, ja siten löytää tähtiä, jotka ovat peräisin samalta alueelta kuin Aurinko.

© Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

Sisarukset muistuttavat Aurinkoa

Tähdet HD 162826 ja HD 186302 ovat peräisin sieltä, mistä Aurinkokin. Valoanalyysien mukaan ne ovat kemiallisesti samanlaisia kuin Aurinko, esimerkiksi bariumin ja yttriumin osuudet käyvät yksiin. Siksi tähtiä pidetään Auringon sisaruksina.

Molemmat sisarukset muistuttavat erehdyttävästi Aurinkoa.

Jos lähivuosina onnistutaan löytämään lisää Auringon sisaruksia, kuva siitä tähtitihentymästä, jossa Aurinko syntyi, tarkentuu huomattavasti.

Ja jos kaksosteoria osoittautuu oikeaksi, on kirjoitettu uusi luku Maan elämän syntyhistoriaan, sillä kaksossisarus vaikutti teorian mukaan omalla painovoimallaan Oortin pilven muodostymiseen. Sieltä taas tuli miljoonia vuosia sitten komeettaparvi Aurinkokunnan sisäosiin. Osa komeetoista osui Maahan ja toi planeetalle vettä.

Niinpä ihmiskunnan pitää ilmeisesti kiittää Auringon kaksossisarusta siitä, että se on ylipäänsä olemassa.