Ihmiset ovat muinaisista ajoista lähtien tuijottaneet yötaivasta ja ihmetelleet heitä vasten katsovia taivaankappaleita. Kun näitä kohteita aikoinaan luultiin jumalallisiksi ja myöhemmin niitä luultiin erehdyksessä komeetoiksi tai muiksi astrologisiksi ilmiöiksi, jatkuva havainnointi ja mittalaitteiden kehittyminen ovat johtaneet siihen, että nämä kohteet on pystytty tunnistamaan sellaisiksi kuin ne ovat.
Esimerkiksi on olemassa Pieni ja Suuri Magellan-pilvi, kaksi suurta tähti- ja kaasupilveä, jotka ovat havaittavissa paljain silmin eteläisellä pallonpuoliskolla. Nämä kohteet sijaitsevat 200 000 ja 160 000 valovuoden etäisyydellä Linnunradan galaksista (vastaavasti), ja niiden todellinen luonne on ymmärretty vasta noin vuosisadan ajan. Silti näissä kohteissa on vielä joitakin arvoituksia, joita ei ole vielä ratkaistu.
Ominaispiirteet:
Suuri Magellanin pilvi (LMC, Large Magellanic Cloud) ja viereinen Pieni Magellanin pilvi (SMC, Small Magellanic Cloud) ovat galaksimme ympärillä kiertäviä tähtialueita, ja ne näyttävät silmiinpistävästi Linnunradan irronneilta kappaleilta. Vaikka niitä erottaa yötaivaalla 21 astetta – noin 42 kertaa täysikuun leveyden verran – niiden todellinen etäisyys toisistaan on noin 75 000 valovuoden päässä.
Suuri Magellanpilvi sijaitsee noin 160 000 valovuoden päässä Linnunradasta, Doradon tähdistössä. Tämä tekee siitä meitä kolmanneksi lähimmän galaksin, Jousimiehen kääpiö- ja Canis Major -kääpiögalaksien jälkeen. Pieni Magellanin pilvi puolestaan sijaitsee Tucanan tähdistössä, noin 200 000 valovuoden päässä.
LMC on halkaisijaltaan noin kaksi kertaa suurempi kuin SMC, sillä sen läpimitta on noin 14 000 valovuotta vs. 7 000 valovuotta (verrattuna Linnunradan 100 000 valovuoteen). Tämä tekee siitä Linnunradan, Andromedan ja Triangulum-galaksin jälkeen neljänneksi suurimman galaksin paikallisessa galaksiryhmässämme. LMC on noin 10 miljardia kertaa niin massiivinen kuin Aurinkomme (noin kymmenesosa Linnunradan massasta), kun taas SMC vastaa noin 7 miljardia Auringon massaa.
Rakenteeltaan tähtitieteilijät ovat luokitelleet LMC:n epäsäännöllisen tyyppiseksi galaksiksi, mutta sen keskellä on hyvin näkyvä palkki. Ergo, on mahdollista, että se oli tankomainen spiraali ennen sen gravitaatiovuorovaikutusta Linnunradan kanssa. Myös SMC:ssä on keskellä pylväsrakenne, ja on spekuloitu, että sekin oli aikoinaan pylväsrakenteinen spiraaligalaksi, joka häiriintyi Linnunradan vaikutuksesta ja muuttui jokseenkin epäsäännölliseksi.
Erilaisen rakenteensa ja pienemmän massansa lisäksi ne eroavat galaksistamme kahdella merkittävällä tavalla. Ensinnäkin ne ovat kaasurikkaita – mikä tarkoittaa, että suurempi osa niiden massasta on vetyä ja heliumia – ja niillä on heikko metallisuus, (mikä tarkoittaa, että niiden tähdet ovat vähemmän metallirikkaita kuin Linnunradan tähdet). Molemmissa on tähtisumuja ja nuoria tähtipopulaatioita, mutta ne koostuvat tähdistä, jotka vaihtelevat hyvin nuorista hyvin vanhoihin.
Itse asiassa tämä kaasun runsaus takaa sen, että Magellanin pilvet kykenevät luomaan uusia tähtiä, joista jotkut ovat vain muutaman sadan miljoonan vuoden ikäisiä. Tämä pätee erityisesti LMC:hen, joka tuottaa uusia tähtiä suuria määriä. Hyvä esimerkki tästä on sen hehkuvan punainen Tarantula-sumu, jättimäinen tähdenmuodostusalue, joka sijaitsee 160 000 valovuoden päässä Maasta.
Tähtitieteilijät arvioivat, että Magellanin pilvet muodostuivat noin 13 miljardia vuotta sitten, suunnilleen samaan aikaan kuin Linnunrata. Jo jonkin aikaa on myös uskottu, että Magellanin pilvet ovat kiertäneet Linnunrataa lähellä nykyistä etäisyyttään. Havainnolliset ja teoreettiset todisteet viittaavat kuitenkin siihen, että vuorovesivuorovaikutukset Linnunradan kanssa ovat vääristäneet pilviä suuresti niiden kulkiessa lähelle Linnunrataa.
Tämä viittaa siihen, että ne eivät todennäköisesti ole usein päässeet yhtä lähelle Linnunrataa kuin nyt. Esimerkiksi Hubble-avaruusteleskoopilla vuonna 2006 tehdyt mittaukset viittasivat siihen, että Magellanin pilvet saattavat liikkua liian nopeasti ollakseen Linnunradan pitkäaikaisia seuralaisia. Itse asiassa niiden eksentriset kiertoradat Linnunradan ympärillä näyttäisivät viittaavan siihen, että ne ovat tulleet galaksimme lähelle vain kerran maailmankaikkeuden alkamisen jälkeen.
Tätä seurasi vuonna 2010 tutkimus, joka osoitti, että Magellanin pilvet saattavat olla ohi kulkevia pilviä, jotka todennäköisesti karkotettiin Andromedan galaksista menneisyydessä. Magellanin pilvien ja Linnunradan välisestä vuorovaikutuksesta kertovat niiden rakenne ja niitä yhdistävät neutraalin vedyn virtaukset. Niiden painovoima on vaikuttanut myös Linnunrataan vääristämällä galaktisen kiekon uloimpia osia.
Havaintohistoria:
Eteläisellä pallonpuoliskolla Magellanin pilvet olivat osa alkuperäisasukkaiden, kuten Australian aboriginaalien, Uuden-Seelannin maorien ja Tyynenmeren eteläpuoliskon polynesialaisten kansan tarua ja mytologiaa. Jälkimmäisille ne toimivat tärkeinä navigointimerkkeinä, kun taas maorit käyttivät niitä tuulien ennustajina.
Vaikka Magellanin pilvet -tutkimus juontaa juurensa 1. vuosituhannelle eaa., varhaisin säilynyt tieto on peräisin 10. vuosisadalla eläneeltä persialaiselta tähtitieteilijältä Al Sufilta. Vuonna 964 ilmestyneessä tutkielmassaan Book of Fixed Stars hän kutsui LMC:tä al-Bakriksi (”lampaaksi”) ”eteläisten arabien”. Hän totesi myös, että pilvi ei näy Pohjois-Arabiasta tai Bagdadista, mutta sen voi nähdä Arabian niemimaan eteläisimmästä kärjestä.
1500-luvun lopulla eurooppalaisten uskotaan tutustuneen Magellan-pilviin tutkimusmatkojen ja kauppamatkojen ansiosta, jotka veivät heidät päiväntasaajan eteläpuolelle. Esimerkiksi portugalilaiset ja hollantilaiset merimiehet oppivat tuntemaan ne Kapin pilviksi, koska niitä saattoi nähdä vain purjehtiessaan Kap Hornin (Etelä-Amerikka) ja Hyvän toivon niemimaan (Etelä-Afrikka) ympäri.
Ferdinand Magellanin (1519-22) maapallon kiertomatkan aikana venetsialainen Antonio Pigafetta (Magellanin kronikoitsija) kuvaili Magellan-pilviä himmeinä tähtijoukkoina. Vuonna 1603 saksalainen taivaankartoittaja Johann Bayer julkaisi Uranometria-taivaanatlaksensa, jossa hän nimesi pienemmän pilven ”Nebecula Minoriksi” (latinaksi ”Pieni pilvi”).
Välillä 1834-1838 englantilainen tähtitieteilijä John Herschel suoritti eteläisen taivaan kartoituksia Hyvän toivon niemessä sijaitsevasta kuninkaallisesta observatoriosta. Havaitessaan SMC:tä hän kuvasi sen ovaalinmuotoiseksi pilvimäiseksi valomassaksi, jolla oli kirkas keskipiste, ja luetteloi sen sisällä olevan 37 tähtisumun ja -joukon keskittymän.
Vuonna 1891 Harvard Collegen observatorio avasi havaintoaseman Etelä-Peruun. Vuosina 1893-1906 tähtitieteilijät käyttivät observatorion 61 cm:n (24 tuuman) teleskooppia LMC:n ja SMC:n tutkimiseen ja valokuvaamiseen. Yksi tällaisista tähtitieteilijöistä oli Henriette Swan Leavitt, joka käytti observatoriota havaitakseen Cephied Variable -tähtiä SMC:ssä.
Hänen havaintonsa julkaistiin vuonna 1908 tutkimuksessa ”1777 variables in the Magellanic Clouds” (1777 muuttujaa Magellan-pilvissä), jossa hän osoitti näiden tähtien vaihteluaikojen jakson ja luminositeetin välisen yhteyden – josta tuli erittäin luotettava keino etäisyyden määrittämiseksi. Tämä mahdollisti SMC:iden etäisyyden määrittämisen, ja siitä tuli tulevina vuosikymmeninä vakiomenetelmä etäisyyden mittaamisessa muihin galakseihin.
Kuten jo todettiin, vuonna 2006 julkistettiin Hubble-avaruusteleskoopilla tehtyjä mittauksia, jotka viittasivat siihen, että Suuri ja Pieni Magellanin pilvi saattavat liikkua liian nopeasti kiertääkseen Linnunrataa. Tämä on synnyttänyt teorian, jonka mukaan ne ovat peräisin toisesta galaksista, todennäköisimmin Andromedasta, ja ne on potkittu ulos galaktisen sulautumisen aikana.
Koostumuksensa vuoksi nämä pilvet – erityisesti LMC – tulevat tuottamaan uusia tähtiä vielä jonkin aikaa. Ja lopulta, miljoonien vuosien kuluttua, nämä pilvet saattavat sulautua oman Linnunratagalaksimme kanssa. Tai ne voivat kiertää meitä edelleen, kulkea tarpeeksi lähellä imiäkseen vetyä ja jatkaakseen tähdenmuodostusprosessiaan.
Mutta muutaman miljardin vuoden kuluttua, kun Andromedan galaksi törmää omaan galaksiimme, niillä ei ehkä ole muuta vaihtoehtoa kuin sulautua tuloksena syntyvään jättiläisgalaksiin. Voisi sanoa, että Andromeda katuu niiden sylkemistä ulos ja on tulossa noutamaan ne!
Olemme kirjoittaneet Universe Today -lehteen useita artikkeleita Magellanin pilvistä. Tässä on Mikä on Pieni Magellanin pilvi?, Mikä on Suuri Magellanin pilvi?, Varastettu: Magellanic Clouds – Return to Andromeda, The Magellanic Clouds are Here for the First Time.
Jos haluat lisää tietoa galakseista, katso Hubblesite’s News Releases on Galaxies, ja tässä NASA:n Science Page on Galaxies.
Olemme myös nauhoittaneet Astronomy Cast -ohjelman jakson galakseista – Episode 97: Galaxies.