Päike Linnutees, Kohalikus mullis ja Kohalikus pilves

Kui hakata meie asukoha määramisel pihta suuremast ja liikuda väiksemate mõõtkavade poole, siis meie aadressiks universumis võiks olla Laniakea superparv, Neitsi galaktikaparv, Kohalik (galaktika)rühm, Linnutee galaktika, Orioni spiraalharu, Kohalik mull, Kohalik pilv, Päike, Maa. Kui galaktikatest ja nende parvedest ning Päikesesüsteemist on juba siin-seal pikemalt räägitud, siis Orioni spiraalharu, Kohalik mull ja Kohalik pilv tunduvad meie galaktikasisese naabruskonna mõttes huvitavad kirjeldused, mis tihtipeale kahe silma vahele jäetakse.

Meie Linnutee on teatavasti hiidspiraalgalaktika, täpsemalt niinimetatud varbspiraalgalatika, kuna selle keskel paikneb vanematest ja punasematest tähtedest väljavenitatud struktuur (varb), millest galaktika välisosade poole sirutavad spiraalharud alguse saavad. Sarnaseid galaktikaid kohtame kõikjal universumis, kuna kõige levinumatest suurtest galaktikatüüpidest - spiraalgalaktikatest - moodustavad need kusagil kaks kolmandikku. Linnutee sisaldab vähemalt 200 miljardit (200 000 000 000) tähte, neist umbes kaks-kolm korda rohkem planeete ning selle ühest servast teise sõitmiseks kuluks isegi valguse kiirusel liikudes 200 tuhat aastat. Päike asub Linnutee südamest umbes 27 tuhande valgusaasta kaugusel ehk siis enam-vähem poolel teel serva suunas.

Kosmoseobservatoorium Gaia vaatlusandmete põhjal peaks meie Linnutee galaktika väljast paistma umbes selline. Päike asub selles ühes pisikeses kõrvalspiraalharus, millele on antud Orioni nimi. Tegemist on Gaia andmetel koostatud kunstniku nägemusega.

Meist peaaegu 400 miljoni valgusaasta kaugusel asuv UGC 12158 spiraalgalatika on ilmselt meie Linnuteega väga sarnane.

Serviti peaks meie Linnutee välja nägema selline. Tegemist on Gaia andmetel koostatud kunstniku nägemusega.

Olles nii loodusseaduste kui tehnoloogilise primitiivsuse poolt aheldatud oma keskpärase kodutähe - Päikese - lähiümbrusesse, ei ole meil kunagi olnud, ega tõenäoliselt ka lähiajal ei avane, võimalust Linnutee galaktikas mingil olulisel määral rännata. Rääkimata siis võimalusest sellest väljaspoole sõita, et kogu struktuuri kaugusest pildistada ja uurida. Isegi meile kõige lähema teise tähe juurde reisimine on veel selline ülesanne, mille täitmist kohtame vaid ulmeteostes. Sellise reaalsuse juures tekib muidugi küsimus, et kuidas astronoomid üldse teavad, et milline Linnutee välja näeb ja kus me selles asume. Seda lisaks vaatepildile Linnutee kitsale ja heledale ribale, mis meile näiteks pimedas sügistaevas avaneb.

Väga lihtsustades võib sellele küsimusele vastata läbi analoogia metsatukast, mille ühes servas me seisame. Olles keelatud liikuda, saame me ettekujutuse selle metsa suurusest, kujust ja tihedusest mõõdistades ettevaatlikult kõikide nähtavate puude suunad, kaugused ja asukohad ning kandes need kaardile. See analoogia, nagu tegelikult kõik analoogiad, sisaldab muidugi olulisi ebatäpsusi. Erinevalt metsast, kus puude tüved varjavad kaugemaid puid, asume me pigem hiiglaslikus kettakujulises tolmupilves, millest iga kübe on täht. Tänu sellele, et need tähed on võrreldes omavaheliste kaugustega imepisikesed, saame me nendest näha mööda pilve kaugemates osades asuvaid terasid ning isegi pilvest endast väljapool (galaktikatevahelises ruumis) asuvaid teisi pilvi. Vaid pilve tasand selle kõige tihedama osa suunas varjab meie vaadet.

Tänaseks on üheks osavamaks selliseks tolmutera suuna, kauguse ja seega asukoha mõõdistajaks olnud Euroopa Kosmoseagentuuri Gaia kosmoseteleskoop. Alles hiljuti lõpetas see kütusevarude ammendudes oma vaatlusmissiooni, kuid selle poolt kogutud andmed pakuvad astronoomidele veel tööd aastateks. Gaia andmete põhjal* on suudetud Linnutees mõõta erineva täpsusastmega kusagil 3 miljardi tähe kaugus ja asukoht. Olgugi, et see moodustab koguhulgast vaid kusagil ühe protsendi, on see siiski piisav Linnutee rohmaka ehituse kindaks tegemiseks. Nimelt ei vaadelnud Gaia üksnes meile kõige lähimaid tähti, vaid selliseid mis lihtsalt selle teleskoopidele paraja heledusega paistsid. Suur osa sellistest tähtedest on iseenesest väga-väga heledad, aga asuvad meist ka väga-väga kaugel.

Peale kauguse ja asukoha mõõtmise on nii kosmose- kui maapeal asuvate teleskoopidega võimalik kindlaks määrata tähtede muid omadusi, nagu heledus, temperatuur ja koostis. Seda kõike tänu spektroskoopiaks kutsutud teadusharule, mis uurib elektromagnetspektreid ning neis sisalduvat informatsiooni valgusallikate koostise ja muude omaduste kohta. Hoolikalt analüüsides, et kuidas tähtede tegelik ja näiv heledus erineb, saab isegi tuletada, et millist ja kui tihedat materjali kauge tähevalgus meieni jõudmiseks on pidanud läbima. Ühendades see kõik kolmemõõtmelise kaardiga tähtede asukohtadest, on võimalik tuletada selle materjali ulatuse ja jaotuse.

Gaia (ja selle eelkäijate) vaatluste abil teamegi, et Linnutee kuulub varbspiraalgalaktikate hulka ning saame öelda ka üht teist selle sisemise struktuuri kohta. Näiteks Päike peaks asuma Linnutee ühes väiksemat sorti spiraalharus, millele on nimeks antud Orion. Linnutee serva poole liikudes piirab seda Perseuse haru, ning galaktika tuuma poole vaadates Sagittariuse ja Centauruse harud. Kaks viimast pööravad ennast tõenäoliselt teisele poole Linnuteed, kuid kuna sinna suunas on meie vaade tähtedevahelise tolmu tõttu piiratud, ei saa selles täiesti kindel olla. Harud kujutavad endast keskmisest tähtede arvukuse ja nendevahelise tolmu/gaasi suhtes tihedamaid piirkondi. Need on ühtlasi paikadeks, kus uued tähed udukogudest tekivad ja kus asuvad juba tekkinud tähtede noored kooslused - hajustäheparved. Lisaks kohtab harudes siin-seal tähtede surma tähistavaid sündmusi ja nähtusi - supernoovasid, noovasid ja värvilisi planetaarudusid ning nende jäänuseid - valgeid kääbuseid, neutrontähti ja isegi musti auke.

Kohalik pilv, selle naaber G-pilv ja Päikese lähiümbrus umbes 32 valgusaasta raadiuses.

Kohalik mull, selle seinad ja selles asuvad gaasipilved meist umbes 320 valgusaasta raadiuses.

Joonis Päikesesüsteemist, selle osadest kuni tähtedevahelise ruumi ja meie lähima täähenaabrini välja. Joonis on ulatuselt logaritmiline ehk selle ulatus ei suurene mitte ühtlaselt vaid iga sammuga on see eelmisest 10 korda suurem. Teisiti ei saa nii suuri kauguseid lihtsalt ühel joonisel kujutada.

Tulles Orioni harus asudes juba päris Päikese lähiümbrusesse, näib see paiknevat Kohalikuks mulliks kutsutud võrdlemisi gaasi- ja tolmuvaeses tühimikus, mille läbimõõt on ümmarguselt 1000 valgusaastat. Tühimik on see vaid selles mõttes, et selles on peamiselt vesinikgaasi tihedus keskmiselt veidi väiksem kui väljaspool. Ainuüksi tähti leidub selles koos Päikesega sadu tuhandeid. Arvatakse, et Päike on selles mullis viibinud umbes viimased 5-10 miljonit aastat. Mull ise on tõenäoliselt kümneid miljoneid aastaid tagasi plahvatanud supernoova lööklaine poolt puhastatud ala ning vaatamata nimele ei ole see päris ümmargune, vaid see on Linnutees pidevas liikumises oleva materjali ja magnetväljade poolt kujult venitatud veidi liivakella meenutavaks.

Mullis eneses, kusagil selle keskme lähistel, asub umbes 30 valgusaastase läbimõõduga piirkond, mis on võrreldes mulliga jällegi veidi gaasirikkam. Seda kutsutakse Kohalikuks tähtedevaheliseks pilveks või lihtsalt Kohalikuks pilveks (inglise keeles ka Local fluff). Selle lähedaseks naabriks on teine, mõõtmetelt veidi suurem sarnane pilv nimega G-pilv. Paraku ei ole veel täit teadmist, et kas Päike asub (veel) Kohalikus pilves või on see nüüdseks juba liikunud kahe pilve piirile. Igatahes Päikese liikumissuund on G-pilve suunas ning selles asub juba näiteks meile lähim tähesüsteem Alpha Centauri. Võimalik, et Päikese heliosfäär ehk Päikest ümbritsev selline ala, kus Päikese kohalik mõju on tähtedevahelisest keskkonnast võimsam ning selle mõtteline piir (heliopaus) ongi Kohaliku pilve üheks servaks. Üldiselt ollakse aga arvamusel, et Kohalikus pilves on Päike viibinud viimased 10 tuhat aastat ning väljub ta sellest täielikult mitte rohkem kui 2000 aasta pärast.

Ainsateks inimkätega ehitatud objektideks, mis on (vist) suutnud jõuda Päikese heliosfäärist välja ja peaaegu tähtedevahelisse ruumi on 1977. aastal Maalt startinud Voyager 1 ja Voyager 2 kosmosesondid. Kuigi nende primaarseks missiooniks oli gaasihiidude Jupiteri, Saturni, Uraani ja Neptuuni külastamine saavutasid nad planeetidest lähedaste möödalendude käigus niinimetatud kolmanda kosmilise kiiruse ehk piisava hoo rebimaks ennast Päikesesüsteemi gravitatsioonist vabaks. Liikudes kiirusega 17 ja 15 kilomeetrit sekundis on nende kaugus tänaseks Maast vastavalt 25 ja 21 miljardit kilomeetrit. Kuigi need arvud on maises mõttes muljetavaldavad, on need isegi lähima tähenaabri kaugust silmas pidades jõuetud kivivisked komilisse ookeani. Meile lähim täht Proxima Centauri asub meist 4,2 valgusaasta kaugusel ehk umbes 40 triljoni kilomeetri kaugusel. Kui me eeldaksime, et Voyagerid suunduksid ühtlasel kiirusel selle suunas, siis kohale võiksid nad jõuda ümmarguselt 80 0000 aasta pärast. Paraku ei suundu kumbki Voyager Proxima Centauri suunas.

Voyageride jaoks paistab Päike ümbritsevas kosmoses umbes sama suure läbimõõduga nagu hetkel meile planeet Marss (11,5 nurgasekundit) ning kuigi Päike on oluliselt heledam liiguvad kosmosesondid praktiliselt pilkases pimeduses. Isegi hiidplaneedid pole sellisest kaugusest suuremad kui pisikesed tuhmid täpid Päikese lähistel. Maad ei suudaks Voyageride seljas ratsutav inimene aga silmaga üldse eristada. Isegi sellisel kaugusel paistab sonde ümbritsev tähistaevas aga samasugusena nagu meile Maal, sest kosmilisest vaatepunktist on Voyagerid vaevu-vaevu Päikese juurest eemaldunud.

Lisaks Voyageridele on Päikesesüsteemist välja suunduval kursil 1972. aastal startinud Pioneer 10 ja 1973. aastal startinud Pioneer 11. Side nendega katkes aastakümnete eest. Värskeimaks tähtedevaheliss ruumi suunduvaks sondiks on 2015. aastal ainsana Pluutot külastanud Hew Horizon, mis eemaldub Päikesesüsteemist peaaegu sama kiiresti kui Voyager 1. Side Voyageridega peaks püsima veel mõned aastad ning seni saadavad need meile olulisi andmeid Päikesesüsteemi äärealadel valitsevast keskkonnast. Peale seda kui nende pisikesed tuumareaktorid maha käivad ning nende kutsungid enam meieni ei küündi, algab nende passiivne missioon inimkonna pudelpostina. Nimelt kannavad kõik viis sondi erinevaid mälestusesemeid või infokandjaid, mis on mõeldud sisuliselt inimkonna tutvustamiseks kellelegi, kes ei ole inimene. Sondid peaksid külmas ja pimedas vaakumis enam vähem tervetena püsima veel miljardeid aastaid ehk ammu peale seda kui Päikese paisumine on elu Maal teinud võimatuks. Seda muidugi juhul, kui mingil hetkel me neile uuema ja kiirema tehnoloogiaga järgi ei jõua ning neid mõnda muuseumi ei pukseeri.

Allolevad joonised ja animatsioonid maalivad lugejale loodetavasti parema pildi hetkel parimatest teadmistest meie asukoha kohta Linnutee galaktika ühes mitte eriti metropoliitses osas.

*Gaia andmed annavad võimaluse mõõta tähtede kaugusi niinimetatud aastaprallaksi meetodil. Tiireldes koos Maaga ümber Päikese vaatles Gaia aastate jooksul kokku miljardeid tähti ning võrdles kuidas nende asukoht väga kaugete kvasarite (galaktikate heledad tuumad väga noores universumis) suhtes muutus. Mida vähem need muutuvad, seda kaugemal need peavad olema ja mida rohkem seda lähemal. Teades Gaia orbiidi laiust ja asukohtade muutust väga täpselt on võimalik suhteliselt lihtsa matemaatika abil välja arvatada nende kaugust. Parallaksi põhimõtet saab demonstreerida tõstes oma näo ette sõrm ja silmi vaheldumisi sulgedes ja avades jälgida kuidas selle näiline asukoht tausta suhtes ringi hüppab. Mida kaugemale sõrm silmadest viia, seda vähemal määral see oma asukohta muudab. Kui tähti vaadata kord ühelt poolt ja teiselt poolt Päikest (6 kuuse vahega) "hüppavad" ka need ringi.