Lehdistötiedote

Ensimmäinen havainto litiumista räjähtävässä tähdessä

29. heinäkuuta 2015

Novan ulos sinkoamassa materiassa on ensi kertaa havaittu alkuaine litiumia. ESO:n La Sillan observatorion teleskoopeilla ja lähellä Chilen Santiagoa Nova Centauri 2013:sta tehdyt havainnot auttavat selittämään arvoitusta, miksi monilla nuorilla tähdillä näyttäisi olevan oletettua enemmän tätä alkuainetta. Tämä uusi havainto täyttää pitkään kateissa olleen palan galaksimme kemiallista evoluutiota edustavassa palapelissä. Se on tähtitieteilijöille suuri askel yrityksissä ymmärtää Linnunradan tähtien eri alkuaineiden määriä.

Kevyt alkuaine litium on yksi harvoista alkuaineista, joiden on ennustettu syntyneen alkuräjähdyksessä 13.8 miljardia vuotta sitten. Maailmankaikkeudessa nykyään ympärillämme olevien tähtien litiumin määrien ymmärtäminen on kuitenkin aiheuttanut tähtitieteilijöille päänsärkyä. Vanhemmilla tähdillä on oletettua vähemmän litiumia [1] ja joillakin nuorilla kymmenkertaisesti enemmän [2].

Tähtitieteilijät ovat 1970-luvun jälkeen arvelleet, että iso osa nuorista tähdistä löytyvästä ylimääräisestä litiumista saattaa olla peräisin novista — tähdissä tapahtuvista räjähdyksistä, joissa materiaa sinkoaa tähtienväliseen avaruuteen, jossa se osallistuu seuraavan tähtisukupolven koostamiseen. Useiden novien huolellinen tutkiminen ei kuitenkaan ole tähän mennessä tuonut selviä tuloksia.

Italialaisten Rooman Sapienza-yliopiston ja Pescaran ICRANet:in tutkija Luca Izzon johtama tutkimusryhmä on nyt käyttänyt La Sillan observatorion MPG/ESO 2.2-metrin teleskoopin FEROS-havaintolaitetta sekä Pontificia Universidad Catolica de Chilen observatoriolla sijaitsevaa ESO:n 0.5-metrin teleskooppia Santiagon lähellä sijaitsevassa Santa Martinassa tutkiakseen novaa Nova Centauri 2013 (V1369 Centauri). Tämä tähti räjähti eteläisellä taivaalla lähellä kirkasta tähteä Beta Centauri joulukuussa 2013 ja oli tähän mennessä tämän vuosisadan kirkkain nova. Se oli helposti nähtävissä paljaalla silmällä [3].

Uuden havaintoaineiston hyvin yksityiskohtainen tutkimus paljasti selviä merkkejä siitä, että novasta sinkoaa litiumia nopeudella 2 miljoonaa kilometriä tunnissa [4]. Tämä on tähän mennessä ensimmäinen havainto nova-järjestelmästä sinkoavasta litiumista.

Yksi tutkimusjulkaisun kirjoittajista, Massimo Della Valle (INAF–Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napoli ja ICRANet, Pescara, Italia) selittää tämän havainnon merkitystä: "Se on hyvin tärkeä askel eteenpäin. Jos ajattelemme Linnunradan kemiallisen evoluution historiaa suurena palapelinä, novien litium oli yksi tärkeimmistä ja arvoituksellisimmista puuttuvista paloista. Lisäksi mikä tahansa alkuräjähdysteoria voidaan kyseenalaistaa niin kauan kuin litiumin arvoitusta ei ymmärretä."

Nova Centauri 2013:sta sinkoavan litiumin massa on arvoitu pikkuruiseksi (alle miljardisosa Auringon massasta), mutta tämä on riittävä määrä selittämään havaittu ja odottamattoman suuri määrä litiumia galaksissamme, sillä Linnunradan historian aikana tällaisia novia on ollut useita miljardeja.

Tutkimusjulkaisun kirjoittajat Luca Pasquini (ESO, Garching, Saksa) ja Massimo Della Valle ovat etsineet todisteita novien litiumista yli neljännesvuosisadan ajan. Tämä on tyydyttävä päätös heidän pitkälle etsinnälleen. Nuoremmalle tutkimusryhmää johtaneelle tiedemiehelle tämä on erilainen elämys:

"On hyvin jännittävää," sanoo Luca Izzo, "löytää jotakin, joka ennustettiin ennen minun syntymääni ja joka sitten havaittiin ensimmäisen kerran syntymäpäivänäni vuonna 2013!"

Lisähuomiot

[1] Litiumin puute vanhemmissa tähdissä on pitkään ollut arvoitus. Tämän aihepiirin tulokset käsittävät nämä lehdistötiedotteet: eso1428, eso1235 ja eso1132.

[2] Tarkemmin sanottuna termejä "nuorempi" ja "vanhempi" käytetään tähtitieteilijöiden populaatioksi I ja populaatioksi II kutsumista tähdistä. Populaatio I sisältää Auringon. Näissä tähdissä on runsaasti raskaita alkuaineita ja ne koostavat Linnunradan kiekon. Populaation II tähdet ovat vanhempia ja niissä on vähemmän raskaita alkuaineita. Niitä löytyy Linnunradan keskuspullistumasta ja halosta sekä pallomaisista tähtijoukoista. "Nuoremman" populaation I tähdet saattavat silti olla useita miljardeja vuosia vanhoja!

[3] Nämä suhteellisen pienet, sopivilla spektrograafeilla varustetut teleskoopit ovat tehokkaita työkaluja tällaiseen tutkimukseen. Äärimmäisen suurten teleskooppien aikakaudella erityisiin tehtäviin omistetut pienemmät teleskoopit voivat yhä olla hyvin arvokkaita.

[4] Tämä novasta Maata kohti suuntautuva suuri nopeus tarkoittaa, että litiumin läsnäolosta johtuva spektrin absorptioviivan aallonpituus on merkittävästi siirtynyt spektrissä kohti sinistä.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa "Early optical spectra of Nova V1369 Cen show presence of lithium”, jonka kirjoittivat L. Izzo et al. Julkaisu on ilmestynyt verkossa julkaisusarjassa Astrophysical Journal Letters.

Tutkimusryhmään kuuluvat Luca Izzo (Rooman Sapienza-yliopisto ja ICRANet, Pescara, Italia), Massimo Della Valle (INAF–Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napoli; ICRANet, Pescara, Italia), Elena Mason (INAF–Osservatorio Astronomico di Trieste, Trieste, Italia), Francesca Matteucci (Universitá di Trieste, Trieste, Italia), Donatella Romano (INAF–Osservatorio Astronomico di Bologna, Bologna, Italia), Luca Pasquini (ESO, Garching bei Munchen, Saksa), Leonardo Vanzi (Department of Electrical Engineering ja Center of Astro Engineering, PUC-Chile, Santiago, Chile), Andres Jordan (Institute of Astrophysics ja Center of Astro Engineering, PUC-Chile, Santiago, Chile), José Miguel Fernandez (Institute of Astrophysics, PUC-Chile, Santiago, Chile), Paz Bluhm (Institute of Astrophysics, PUC-Chile, Santiago, Chile), Rafael Brahm (Institute of Astrophysics, PUC-Chile, Santiago, Chile), Nestor Espinoza (Institute of Astrophysics, PUC-Chile, Santiago, Chile) ja Robert Williams (STScI, Baltimore, Maryland, USA).

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
• Valokuvia Nova Centauri 2013:sta

Yhteystiedot

Luca Izzo
Sapienza University of Rome/ICRANet
Pescara, Italy
Sähköposti: luca.izzo@gmail.com

Massimo Della Valle
INAF–Osservatorio Astronomico di Capodimonte
Naples, Italy
Sähköposti: dellavalle@na.astro.it

Luca Pasquini
ESO
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6792
Sähköposti: lpasquin@eso.org

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