Tähtien omaliike — määritelmä, syyt ja havainnot

Tähtien omaliike — selkeä määritelmä, liikkeen syyt ja merkittävät havainnot. Opi miten omaliike paljastaa etäisyyksiä (Barnard, Halley) ja miten sitä mitataan teleskoopeilla.

Oikaisuliike on nimitys sille, miten tähdet näyttävät liikkuvan hitaasti toisiinsa nähden Maasta katsottuna.

Liike johtuu siitä, että kaikki tähdet (Aurinko mukaan lukien) liikkuvat avaruudessa satojen kilometrien sekuntinopeudella. Koska ne ovat kuitenkin niin kaukana, kestää kauan ennen kuin huomaamme, että ne ovat liikkuneet, ja silloinkin tarvitaan voimakas teleskooppi eron havaitsemiseksi. Tämän vuoksi useimmat ihmiset luulivat pitkään, että tähdet eivät liiku lainkaan. Jopa muinaiset kreikkalaiset, jotka tiesivät paljon tähdistä ja havaitsivat joitakin muita tapoja, joilla tähdet liikkuvat, kuten tähtien prekession, eivät havainneet ominaista liikettä (vaikka he luultavasti epäilivätkin sitä).

Oikaisuliike todettiin selkeämmin vasta varhaisessa uudella ajalla: vuonna 1718 Edmond Halley huomasi, että tähdet Sirius, Arcturus ja Aldebaran olivat siirtyneet paikoiltaan verrattuna Hipparkhoksen noin vuonna 130 eaa. laatimiin tähtikartoihin. Yli 1 800 vuoden jälkeenkin ne olivat kuitenkin liikkuneet alle puoli astetta.

Oikaisuliike auttaa tähtitieteilijöitä selvittämään, kuinka kaukana tähti on Maasta, koska lähellä olevien tähtien omaliike on yleensä suurempi (eli ne liikkuvat taivaalla nopeammin) kuin kauempana olevien tähtien. Esimerkiksi Barnardin tähdellä on kaikista tähdistä suurin omaliike, sillä se liikkuu 10,3 kaarisekuntia vuodessa. Tämä vastaa neljäsosa astetta eli puolta Kuun halkaisijaa taivaalla vain 87 vuodessa. Se on toiseksi lähin tähti Maasta 5,98 valovuoden päässä. Lisäksi kahdeksan kymmenestä tähdestä, joilla on suurimmat ominaistoiminnot, on alle 15 valovuoden päässä.

Mitkä tekijät aiheuttavat oikaisuliikkeen?

Oikaisuliike on tähden avaruudellisen liikkeen näkymä taivaankannella: se on liikkeen projektiokuva suhteessa havaitsijan suuntaan. Sen suuruuteen vaikuttavat:

• Tähden oma tilallinen nopeus — kuinka nopeasti ja mihin suuntaan tähti liikkuu galaksissa.
• Etäisyys — lähempänä olevat tähdet näyttävät liikkuvan nopeammin, koska niiden liike projisoituu suurempana kulmana taivaalla.
• Havaitsijan (Auringon) liike — Auringon liike suhteessa paikalliseen tähtijoukkoon vaikuttaa siihen, miltä muiden tähtien liikkeet näyttävät.

Mittaaminen ja yksiköt

Oikaisuliikettä mitataan tavallisesti kaarisekunneissa vuodessa ("/a) tai milliarcsekunneissa vuodessa (mas/a). Nykyiset avaruusmissiot ja tarkat maassa tehdyt mittaukset pystyvät mittaamaan liikkeitä, jotka ovat vain tuhansiaosia kaarisekunnista vuodessa.

Kun tiedetään tähden etäisyys (esimerkiksi parallaksin avulla) ja mitattu oikaisuliike, voidaan laskea tähden poikittaisnopeus (tangential velocity) eli nopeus, jolla tähti liikkuu suunnassa, joka on kohtisuoraan kohti meitä nähden. Käytetty kaava on:

v_t (km/s) = 4,74 × μ (\"/a) × d (pc)

Esimerkiksi Barnardin tähdelle (μ ≈ 10,3 \"/a ja d ≈ 1,835 pc eli 5,98 ly) tangential velocity on noin 90 km/s.

Erot oikaisuliikkeen ja muihin ilmiöihin

Oikaisuliike on tähtien kulma­muutos näkökentässä ajan funktiona. Se eroaa:

• Parallaksista, joka on tähden näennäinen vuotuinen liike johtuen Maan liikkeestä radallaan Auringon ympäri. Parallaksi on hyödyllinen etäisyyden mittaamiseen.
• Säteisyysnopeudesta (radial velocity), joka on tähden nopeus suuntaan kohti tai poispäin meistä ja jonka mittaa Doppler-siirtymä spektrissä. Tämä ei aiheuta oikaisuliikettä mutta yhdessä oikaisuliikkeen kanssa antaa tähden kokonaisliikkeen avaruudessa.

Historialliset ja nykyiset havainnot

Halleyltä lähtien oikaisuliikettä on mitattu tarkemmin ja kattavammin. Tärkeitä edistysaskelia:

• 19. ja 20. vuosisadalla valokuvaus ja tarkka astrometria mahdollistivat laajempien tähtiluetteloiden laadinnan.
• Satelliitti- ja avaruustelevisiomissiot, kuten ESA:n Hipparcos-missio, tuottivat suuren hyppäyksen tarkkuudessa ja määrässä.
• Nykyään Gaia-satelliitti on tuonut kertakaikkisen määrän erittäin tarkkoja oikaisuliike- ja parallaksimittauksia — satoja miljoonia tähtiä ja mikrokaarisekunnin tason tarkkuus parhaimmilla kohteilla — ja näin avannut uuden aikakauden galaksin dynamiikan tutkimukselle.

Miksi oikaisuliike on tärkeä?

Oikaisuliikkeen tutkimus antaa tietoa muun muassa:

• tähden etäisyyksistä ja avaruusliikkeistä, kun mittaukset yhdistetään parallaksiin ja säteisyysnopeuteen,
• galaktisesta dynamiikasta ja tähtien populaatioista (esim. nuoret liikkuvat yhdessä muodostaen liikeryhmiä),
• läheisistä naapuritähtistä ja mahdollisista läheisistä kohtaamisista, jotka voivat esimerkiksi muuttaa Oort-pilven rakennetta kaukaa ajan kuluessa.

Yhteenvetona: oikaisuliike on avain haastavaan mutta hedelmälliseen osa-alueeseen tähtitieteessä. Se paljastaa, kuinka tähdet liikkuvat galaksissamme, auttaa mittaamaan etäisyyksiä ja on välttämätön työkalu ymmärtääksemme Linnunradan rakennetta ja kehitystä. Modernit avaruusmittaukset, erityisesti Gaia, ovat nostaneet oikaisuliikkeen tutkimuksen aivan uudelle tarkkuuden ja laajuuden tasolle.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mitä on oikea liike?

K: Miten ominaista liikettä tapahtuu?

K: Milloin oma liike havaittiin ensimmäisen kerran?

K: Kuinka paljon nämä tähdet olivat liikkuneet 1800 vuoden kuluttua?

K: Mihin tarkoitukseen ominaista liikettä käytetään?

Kysymys: Millä tähdellä on suurin ominaissuuntainen liike?

Hae kirjaimella