Lehdistötiedote

Ikääntyvän tähden painonhallintasalaisuudet paljastettu

Jättiläistähti saatiin kiinni kesken laihdutuksen

25. marraskuuta 2015

ESO:n VLT-teleskooppia (Very Large Telescope) käyttäneet tähtitieteilijät taltioivat kaikkien aikojen tarkimmat kuvat tähdestä VY Canis Majoris. Nämä havainnot osoittavat kuinka tähteä ympäröivien hiukkasten odottamattoman suuri koko saa sen menettämään valtavan määrän massaa kuolinprosessinsa alussa. Tämä nyt ensimmäistä kertaa ymmärretty prosessi on välttämätön tällaisten jättiläistähtien valmistautuessa kohtaamaan räjähtävän loppunsa supernovina.

VY Canis Majoris on tähtien goljatti, punainen hyperjättiläinen, yksi suurimmista tunnetuista Linnunradan tähdistä. Se on massaltaan 30-40 kertaa Auringon kokoinen ja 300 000 kertaa kirkkaampi. Nykytilassaan tähti ulottuisi Jupiterin kiertorataa ulommas, laajennuttuaan valtaisasti sen siirtyessä elämänsä viime vaiheisiin.

Tähden uusia havaintoja varten käytettiin VLT-teleskoopin SPHERE-havaintolaitetta. Tämän havaintolaitteen adaptiivisen optiikan järjestelmä korjaa kuvia enemmän kuin aikaisemmat adaptiivisen optiikan järjestelmät. Tämän ansiosta hyvin lähellä kirkasta valonlähdettä olevien piirteiden näkemisen hyvin tarkasti [1]. SPHERE paljasti selvästi kuinka tähden VY Canis Majoris kirkas säteily valaisi sitä ympäröivät materiapilvet.

Käyttäen SPHERE:n ZIMPOL-asetusta tutkimusryhmä ei kyennyt vain kurkistamaan syvemmälle tämän tähteä ympäröivän kaasu- ja tomupilven ytimeen, vaan he saattoivat myös nähdä kuinka tähteä ympäröivä materia hajotti ja polarisoi sen valoa. Nämä mittaukset olivat avain tomun vaikeasti määriteltävien ominaisuuksien havaitsemiseen.

Polarisaation huolellinen analysointi paljasti, että nämä tomuhiukkaset ovat suhteellisen suuria hiukkasia, halkaisijaltaan 0.5 mikrometriä, mikä saattaa vaikuttaa pieneltä, mutta tämänkokoiset hiukkaset ovat noin 50 kertaa suurempia kuin tähtienvälisestä avaruudesta normaalisti löytyvä tomu.

Massiiviset tähdet vuotavat suuria määriä materiaa kautta laajenemisvaiheensa. Joka vuosi VY Canis Majoris menettää 30 kertaa Maapallon massan verran materiaa pinnaltaan tomun ja kaasun muodossa. Tämä materiapilvi ajautuu ulospäin ennen tähden räjähtämistä, missä vaiheessa osa tomusta tuhoutuu ja loppuosa sinkoutuu tähtienväliseen avaruuteen. Seuraava tähtien sukupolvi käyttää sitten tätä materiaa, yhdessä supernovaräjähdyksessä syntyneiden raskaampien alkuaineiden kanssa, mahdollisesti planeettojen muodostamiseen.

Tähän mennessä on ollut mysteeri kuinka näiden jättiläistähtien ulomman kaasukehän materia ajautuu avaruuteen ennen emotähden räjähtämistä. Todennäköisimpänä kuljettajana on aina pidetty säteilypainetta (huom. Wikipediassa sanalla on virheellinen kirjoitusasu), tähden valon aikaansaamaa voimaa. Tämä paine on hyvin heikko, joten prosessi on riippuvainen suurista tomuhiukkasista, joilla on riittävän suuri pinta-ala havaittavan vaikutuksen aikaansaamiseksi [2].

"Massiiviset tähdet elävät lyhyen elämän," sanoo tutkimusjulkaisun pääkirjoittaja, taiwanilaisen Academia Sinica Institute for Astronomy and Astrophysics -tutkimuslaitoksen tutkija Peter Scicluna. "Niiden lähestyessä viimeisiä päiviään ne menettävät paljon massaa. Aikaisemmin me saatoimme vain teorisoida kuinka tämä tapahtui. Nyt uuden SPHERE-havaintoaineiston ansiosta me olemme kuitenkin löytäneet suuria tomuhiukkasia tämän hyperjättiläisen ympäriltä. Nämä ovat riittävän suuria, että tähden voimakas säteilypaine pystyy puskemaan ne loitommas tähdestä, mikä selittää tähden nopean massan menetyksen."

Niin lähellä tähteä havaitut suuret tomuhiukkaset tarkoittavat, että pilvi pystyy tehokkaasti hajoittamaan tähden näkyvää valoa ja tähden säteilypaine pystyy puskemaan sitä. Tomuhiukkasten koko tarkoittaa myös, että suuri osa siitä todennäköisesti säilyy tähden VY Canis Majoris vääjäämättömän ja dramaattisen supernovana tapahtuvan tuhoutumisen tuottamasta säteilystä [3]. Tämä tomu tuo sitten osansa ympäröivään tähtienväliseen aineeseen, syöttäen tulevia tähtien sukupolvia ja edistäen planeettojen syntymistä.

Lisähuomiot

[1] SPHERE/ZIMPOL käyttää äärimmäistä adaptiivista optiikkaa muodostaakseen diffraktion rajoittamia kuvia, jotka pääsevät paljon aikaisempia adaptiivisen optiikan havaintolaitteita lähemmäs teleskoopin havaintokyvyn teoreettista rajaa olettaen, että ilmakehää ei olisi. Äärimmäisen adaptiivisen optiikan ansiosta paljon himmeämpiä kohteita voidaan havaita hyvin lähellä kirkasta tähteä.

Uuden tutkimuksen kuvat on myös otettu näkyvän valon aallonpituuksilla eli lyhyemmillä aallonpituuksilla kuin lähi-infrapuna-alue, jolla useimmat aikaisemmat adaptiivisen optiikan kuvat otettiin. Nämä kaksi tekijää saavat aikaan huomattavasti tarkempia kuvia kuin aikaisemmat VLT:n kuvat. Vieläkin suurempi erotuskyky on saavutettu VLTI:n avulla, mutta interferometri ei muodosta kuvia suoraan.

[2] Tomuhiukkasten pitää olla riittävän suuria, jotta tähden valo voi puskea niitä, mutta ei niin suuria, että valo vain imeytyisi niihin. Jos tomuhiukkaset olisivat liian pieniä, tähden valo vain kulkisi tehollisesti tomun halki; jos ne olisivat liian suuria, ei valo pystyisi niitä puskemaan. Tutkimusryhmän tähden VY Canis Majoris ympärillä havaitsema tomu oli täsmälleen oikean kokoista, jotta tähden valo pystyi kaikkein tehokkaimmin sitä puskemaan ulospäin.

[3] Tähtitieteen mittapuiden mukaan räjähdys tapahtuu pian, mutta ei syytä huoleen, sillä tämä dramaattinen tapahtuma ei todennäköisesti tapahdu satoihin tuhansiin vuosiin. Maapallolta nähtynä se tulee olemaan näyttävä, ehkä yhtä kirkas kuin Kuu, mutta ei uhkaa Maan elämää.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa "Large dust grains in the wind of VY Canis Majoris”, jonka kirjoittivat P. Scicluna et al. Tutkimusjulkaisu ilmestyy julkaisusarjassa Astronomy & Astrophysics.

Tutkimusryhmään kuuluvat P. Scicluna (Academia Sinica Institute for Astronomy and Astrophysics, Taiwan), R. Siebenmorgen (ESO, Garching, Saksa), J. Blommaert (Vrije Universiteit, Brysseli, Belgia), M. Kasper (ESO, Garching, Saksa), N.V. Voshchinnikov (Pietarin yliopisto, Pietari, Venäjä), R. Wesson (ESO, Santiago, Chile) ja S. Wolf (Kielin yliopisto, Kiel, Saksa).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on yksi maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, ALMA-teleskoopin pääyhteistyökumppaneista. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista E-ELT -teleskooppia (European Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu
• Linkki polarimetriaa käsittelevään ESOcastiin
• Valokuvia VLT-teleskoopista

Yhteystiedot

Peter Scicluna
Academia Sinica Institute for Astronomy and Astrophysics
Taiwan
Puh.: +886 (02) 2366 5420
Sähköposti: peterscicluna@asiaa.sinica.edu.tw

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media