keskiviikko 24. elokuuta 2016

KIRKKAIMMAT TÄHDET

Olen aika usein kirjoitusten aiheissa puhunut kohteiden kirkkaudesta ja näkymisestä magnitudeina. Tällä kertaa ajattelin hieman syventyä tähän kirkkauden mittaamistapaan ja sen kehityshistoriaan. Samalla esittelen lyhyesti 10 kirkkainta Suomessa näkyvää tähteä sekä sen mistä ja milloin ne löytyvät. Pienenä haasteena heitän kaikille, että ehdittekö löytämään ja tunnistamaan nämä tähdet kuluvan talven aikana.

Kirkkaus- eli magnitudijärjestelmän historia ulottuu yli 2 000 vuoden takaiseen maailmaan ja antiikin Kreikkaan. Tällöin Rodoksella elänyt tähtitieteilijä Hipparkhos laati ensimmäisen kunnollisen tähtiluettelon, joka sisälsi suurin piirtein 850 tähteä. Hipparkhos jakoi tähdet kuuteen eri kirkkausluokkaan, joista kirkkaimmat olivat ensimmäisen magnitudin tähtiä ja himmeimmät, juuri paljain silmin näkyvät kuudennen magnitudin tähtiä. Tähän luokitteluun perustui myös Ptolemaioksen hieman yli 1 000 tähteä käsittävä tähtiluettelo, joka julkaistiin noin vuonna 150 ajanlaskun alun jälkeen hänen pääteoksessaan Almagest. Ajan mittaan tähtien kirkkauksien mittaus tarkentui, mutta paljain silmin näkyvien tähtien magnitudijärjestelmä säilytti asemansa yleisessä käytössä. Vakiintuneeksi tähtitieteen kirkkauden mittausluokitukseksi järjestelmä kehittyi vasta 1800-luvun puolivälissä Norman Pogsonin ansiosta. Hän määritteli, että ensimmäisen ja kuudennen magnitudin tähtien kirkkauksien suhde on täsmälleen sata ja valitsi esimerkkitähdet kyseisistä luokista. Näin syntyi nykyisin käytössä oleva logaritminen magnitudijärjestelmä, jossa yhden magnitudin kirkkaampi kohde on aina näennäisesti 2,5 kertaa kirkkaampi kuin vertailukohde ja vastaavasti kaksi magnitudia kirkkaampi kohde on 6,25 kertaa vertailtavaa kohdetta kirkkaampi. Silti yhä edelleen voidaan sanoa Hipparkhoksen luoman luokittelun pitävän paikkaansa, sillä kirkkaimmat tähdet ovat edelleen likimääräisesti ensimmäisen magnitudin kohteita ja himmeimmät paljain silmin näkyvät tähdet kuudennen magnitudin kohteita. Kuudetta magnitudia himmeämmät kohteet näkyvät siis vain optisilla apuvälineillä kuten kiikareilla ja kaukoputkilla.

Taivaalla voi toisinaan nähdä myös tähtiä kirkkaampia kohteita, joten kirkkauden luokittelussa käytetään myös negatiivisia numeroarvoja, jotka osoittavat tarkasteltavan kohteen olevan hyvin kirkas. Myös taivaan kirkkaimmalle kohteelle, Auringolle, on laskettu kirkkausarvo, joka on peräti -26,73 magnitudia. Täysikuun magnitudi on niin ikään selvästi negatiivinen eli -12,6 magnitudia. Vaikka kirkkausero Aurinkoon näyttää melko pieneltä (14 yksikkö magnitudeissa), on todellinen näennäinen kirkkausero logaritmisen järjestelmän vuoksi peräti 400 000 kertainen. Ei siis ihme, että Aurinkoa on lähes mahdotonta katsoa suoraan kohti. Seuraavaksi kirkkaimmat tavanomaiset taivaan kohteet ovat planeettoja. Niistä Venus, Jupiter ja Mars ovat yleensä kirkkaampia kuin mikään taivaan tähdistä. Satunnaisesti tähtiä kirkkaampia kohteita voivat olla myös tietyt satelliitit, meteorit (ns. tulipallot), komeetat ja supernovat (jollaista ei tosin ole Linnunradallamme näkynyt yli 400 vuoteen).

Ja sitten niiden kymmenen kirkkaimman tähden kimppuun. Tähtien etsintäkartat löytyvät esimerkiksi Ursan sivuilta osoitteesta:

Hyvä sovellus ajankohtaiseen taivaannäkymään on myös Stellarium, jonka voi ladata osoitteesta:

Huom! Kohteiden näkyminen on kuvattu pääasiassa Etelä-Suomen näkökulmasta.


Koko taivaan kirkkain tähti on Sirius ja sen kirkkauden magnitudiarvo on – 1,46. Suomessa se näkyy valitettavan matalalla ja mitä pohjoisemmaksi mennään, sitä alemmaksi se jää taivaalla. Aivan pohjoisimmassa Lapissa se näkyy parhaimmillaankin vain hieman yli kolmen asteen korkeudella. Sirius koristaa eteläistä taivasta lokakuusta alkaen, jolloin se näkyy aamuhämärässä ennen auringonnousua. Talven edetessä se nousee (ja laskee) yhä aikaisemmin. Iltaihmisen kannalta se näkyy parhaiten helmikuussa, jolloin tähti on etelässä noin kello 21-22. Sirius sijaitsee Ison Koiran tähdistössä ja sen etäisyys meistä on ainoastaan 8,5 valovuotta. Se on valkoinen pääsarjavaiheen tähti, jota kiertää 50 vuoden kiertoradalla valkoinen kääpiötähti.

Siriuksen loisteen vuoksi sen seuralaista, valkoista kääpiötähteä on vaikeahko nähdä visuaalisesti.
Image Credit: NASA, ESA, H. Bond (STScI) and M. Barstow (University of Leicester) 
Arcturus on Suomesta näkyvistä tähdistä toiseksi kirkkain ja kaikista taivaan tähdistä neljänneksi kirkkain. Myös Arcturuksen kirkkaus alkaa Siriuksen tapaan negatiivisella arvolla (- 0,04 magnitudia). Tähden kirkkaus vaihtelee jonkin verran, mutta käytännössä eroa ei pysty paljain silmin havaitsemaan. Arcturus löytyy suhteellisen helposti taivaalta seuraamalla Otavan kauhan varren tähtien muodostamaa linjaa kuviosta poispäin. Arcturus näkyy parhaiten syksyllä läntisellä iltataivaalla pian auringonlaskun jälkeen tai keväällä idässä pimeän tulon jälkeen. Aamuvirkut löytävät sen puolestaan parhaiten keskellä talvea suurin piirtein kaakon suunnalta. Tämä punainen jättiläistähti sijaitsee Karhunvartijan tähdistössä noin 37 valovuoden päässä Maasta.

Vega sijaitsee puolestaan Lyyran tähdistössä ja on kirkkaudeltaan + 0.03 magnitudia. Se on Suomessa näkyvistä tähdistä kolmanneksi kirkkain ja kaikista tähdistä viidenneksi kirkkain. Vega näkyy parhaiten syysiltoina korkealla etelätaivaalla. Syksyn edetessä kohti talvea, siirtyy Vega hiljalleen kohti läntistä horisonttia. Keväällä Vega näkyy aamuyöllä idässä. Periaatteessa Vegan voi kuitenkin nähdä Suomessa aina, sillä se on ns. sirkumpolaarinen tähti eli pysyy aina horisontin yläpuolella. Vega on valkoinen pääsarjavaiheen tähti, joka sijaitsee noin 25 valovuoden päässä meistä.

Vega erottuu selvästi kirkkaimpana tähtenä Linnunradan lähistöllä ja kuvan keskikohdasta oikealle yläviistoon. Kevola, Paimio, 12.8.2015.
Capella on puolestaan Ajomiehen tähdistön päätähti ja Suomessa näkyvistä tähdistä neljänneksi kirkkain (6. koko taivaalla). Sen kirkkau on + 0.08 magnitudia eli lähes yhtä paljon kuin Lyyran Vegalla. Myös Capella on sirkumpolaarinen eli se on Suomesta katsoen aina horisontin yläpuolella. Parhaiten se näkyy keskitalvella korkealla etelätaivaalla. Syksyllä Capella kohoaa ilta-aikaan idästä ja keväällä se näkyy iltaisin melko matalalla länsitaivaalla. Capella sijaitsee 42 valovuoden päässä aurinkokunnastamme ja se on nelinkertainen tähti. Se koostuu kahdesta lähekkäin kiertävästä kellanoranssista jättiläistähdestä sekä kahdesta punaisesta kääpiötähdestä.

Rigel on Orionin tähdistön kirkkain ja koko taivaan 7. kirkkain tähti. Suomessa näkyvistä tähdistä se on viides kirkkaudellaan + 0.18 magnitudia. Rigel näkyy Siriuksen tapaan parhaiten keskitalvella alkuillasta melko matalalla etelässä. Parhaimmillaan se nousee Etelä-Suomessa noin 20 asteen korkeudelle horisontista. Toisin kuin useimmat muut kirkkaat tähdet, sijaitsee Rigel varsin kaukana eli noin 800 valovuoden päässä. Rigel on sinivalkoinen ylijättiläistähti, joka koostuu kolmesta eri komponentista. Näistä vain toinen on mahdollista nähdä visuaalisesti.

Kaksoistähti Rigel oli esittelyssä jo talvella Orionin tähdistön yhteydessä. Seuralaisen saa valokuviin näkyviin vain lyhyillä valotusajoilla (tässä oikeanpuoleinen kuva kello 4 suunta). Kevola, Paimio, 28.12.2015.

Myös Procyon näkyy edellisen tähden eli Rigelin tapaan parhaiten keskitalvella. Se muodostaa silloin yhdessä Siriuksen, Rigelin ja Betelgeusen kanssa matalalla etelässä näkyvän vinoneliön muotoisen kirkkaan kuvion. Procyon sijaitsee Pienen Koiran tähdistössä ja on kirkkaudeltaan + 0.34 magnitudia. Suomessa näkyvistä tähdistä se on kuudenneksi kirkkain ja koko taivaan tähdistä 8. kirkkain. Procyon kohoaa taivaalla hieman korkeammalle kuin Sirius ja Rigel ja on Etelä-Suomessa parhaimmillaan 35 asteen korkeudella horisontista. Procyon sijaitsee 11,5 valovuoden päässä eli se sijaitsee fyysisesti melko lähellä Siriusta. Procyon on kellanvalkea pääsarjavaiheen tähti, jolla on seuralaisenaan hyvin himmeä valkoinen kääpiötähti.

Edelleen samalta suunnalta löytyy myös Orionin tähdistön kuuluisa punainen ylijättiläistähti Betelgeuse. Se näkyy siis parhaiten keskitalvella alkuillasta. Betelgeusen keskimääräinen kirkkaus on + 0.50 magnitudia ja se on Suomessa näkyvistä tähdistä 7. kirkkain. Kaikista taivaan tähdistä se on 10. kirkkain. Betelgeusen kirkkaus vaihtelee huomattavasti. Kirkkaimmillaan se voi olla jopa yhtä kirkas kuin Lyyran Vega, mutta toisaalta se voi himmetä aina + 1.3 magnitudiin saakka. Syynä muutoksiin on sen elämän kiertokulku, joka on jo aivan loppusuoralla. Betelgeusen on ennustettu räjähtävän supernovana melko läheisessä tulevaisuudessa. Silloion tämä 640 valovuoden päässä sijaitseva tähti loistaisi jopa – 10 magnitudin kohteena ja näkyisi selvästi myös päivällä.

Altair sijoittuu listallamme Suomessa näkyvistä tähdistä kahdeksanneksi. Kaikkien tähtien joukossa sen sijoitus on kahdestoista. Altairin kirkkaus on + 0.77 magnitudia. Altair näkyy parhaiten syksyllä pimeän tullen, jolloin se kohoaa etelässä noin 40 asteen korkeudelle horisontista. Talven saapuessa Altair näkyy vielä pimeän tultua läntisellä taivaalla melko matalalla. Myöhään keväällä Altair puolestaan nousee aamuvarhain idästä. Altair sijaitsee Kotkan tähdistössä ja se on valkoinen pääsarjavaiheen tähti. Altair sijaitsee useimpien muiden kirkkaiden tähtien tapaan melko lähellä eli vain noin 17 valovuoden päässä meistä.

Aldebaran on Härän tähdistössä sijaitseva oranssinpunainen jättiläistähti, joka pääsee Suomesta näkyvien kirkkaimpien tähtien listan sijalle yhdeksän (koko taivaan 14. kirkkain). Sen näennäinen kirkkaus on + 0.85 magnitudia. Aldebaran kohoaa syksyiselle taivaalle varhain aamuyöstä idän suunnalta. Talven tullen se kohoaa yhä aikaisemmin ja iltataivaalla se on parhaimmillaan keskitalvella joulu- ja tammikuussa. Kevään tullen se hiljalleen katoaa iltahämärään läntisellä taivaalla. Aldebaran sijaitsee aurinkokunnastamme 65 valovuoden päässä ja se on jo elinkaarensa loppupuolella. Aldebaranin kirkkaus vaihtelee jonkin verran, mutta vaihtelua on vaikeata, jollei jopa mahdotonta havaita paljain silmin. Aldebaran on myös kaksoistähti, jossa seuralainen on pieni punainen kääpiötähti. Aldebaranin suunnalla näkyy myös kirkas avoin tähtijoukko, Hyadit. Tähtijoukko sijaitsee noin 150 valovuoden päässä eli Aldebaran ei kuulu fyysisesti tähän joukkoon.

Aldebaran loistaa kirkkaana hyvin väljän avoimen tähtijoukon, Hyadien, vierellä.
Image credit: This file is licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic license.
Viimeisenä tähtenä 10. kirkkaimman joukkoon (Suomesta) pääsee Skorpionin tähidstön Antares. Kaikkien tähtien joukossa sen sijaluku on 15. ja kirkkaus + 0.96 magnitudia. Antareksen kirkkaus vaihtelee kuitenkin noin + 0.9 ja + 1.1 magnitudin välillä. Etelä-Suomessa tämä punainen jättiläistähti näkyy vain hyvin matalalla etelähorisontissa. Pohjoisessa tähteä ei voi nähdä lainkaan, sillä se jää horisontin alapuolelle likimääräisesti Vaasa-Kuopio linjan pohjoispuolelta alkaen. Muutenkin Antareksen havaitseminen on varsin haastavaa, sillä sen parhain näkyminen ajoittuu kesäaikaan, jolloin yöt ovat melko valoisia. Antares sijaitsee meistä noin 600 valovuoden päässä ja sitä kiertää vain kolmen kaarisekunnin päässä sinivalkoinen seuralaistähti.

Antareksen kokovertailua Aurinkoon ja niin ikään kirkkaaseen Arcturukseen verrattuna.
Image credit: By Sakurambo at English Wikipedia (Transferred from en.wikipedia to Commons.) [Public domain], via Wikimedia Commons.

Mikäli asut hyvin pohjoisessa tai et jostain syystä millään löydä Antaresia, niin otan listalle myös varatähden, joka on Neitsyen kirkkain tähti Spica. Tämä tähti on käytännössä yhtä kirkas kuin Antareskin eli + 0.97 magnitudia. Myös Spican kirkkaus vaihtelee Antareksen tavoin ja jopa lähes samojen kirkkausarvojen sisällä. Valonvaihtelu johtuu hyvin lähellä sijaitsevasta seuralaistähdestä. Spica on väriltään valkoinen ja sijaitsee noin 260 valovuoden päässä Maasta. Spica näkyy keskitalvella aamuvarhaisella etelässä juuri ennen auringonnousua. Kevään edetessä se nousee yhä aikaisemmin ja siten se näkyy huhti-toukokuussa eteläisellä taivaalla jo puolen yön aikoihin. Parhaimmillaan Spica kohoaa horisontista noin 20 astetta Etelä-Suomesta katsottuna.

Kuvat, ellei kuvan yhteydessä toisin mainita: © Jani Laasanen