Lehdistötiedote

Kaikkien aikojen paras kuva tähden pinnasta ja kaasukehästä

Ensimmäinen kartta muun tähden kuin Auringon pinnalla olevan materian liikkeistä

23. elokuuta 2017

Käyttäen ESO:n VLT-teleskoopin interferometriä tähtitieteilijät ovat koostaneet kaikkien aikojen yksityiskohtaisimman kuvan tähdestä — punaisesta ylijättiläisestä Antares. He ovat myös tehneet ensimmäisen kartan muun tähden kuin Auringon kaasukehässä olevan materian nopeuksista paljastaen odottamattomia turbulensseja Antareksen valtavassa laajentuneessa kaasukehässä. Tulokset julkaistiin julkaisusarjassa Nature.

Paljaalle silmälle kuuluisa, kirkas tähti Antares loistaa voimakkaan punaisensävyisenä Skorpionin tähdistön (Scorpius) ytimessä. Se on valtava ja suhteellisen viileä punainen ylijättiläinen elämänsä loppuvaiheissa, muuttumaisillaan supernovaksi [1].

Keiichi Ohnakan (Universidad Católica del Norte, Chile) johtama tähtitieteilijäryhmä on nyt käyttänyt ESO:n VLTI-interferometria (Very Large Telescope Interferometer) Paranalin observatoriolla Chilessä kartoittaakseen Antareksen pintaa ja mitatakseen pintamaterian liikkeitä. Tämä on paras kuva muun tähden kuin Auringon pinnasta ja kaasukehästä.

VLTI on ainutkertainen laite, joka pystyy yhdistämään valon jopa neljästä teleskoopista, joko 8.2-metrisistä Yksikköteleskoopeista tai pienemmistä Aputeleskoopeista, muodostaen virtuaaliteleskoopin, joka vastaa jopa 200 metriä halkaisijaltaan olevaa yksittäistä teleskooppia. Tämän ansiosta se kykenee erottamaan pienempiä yksityiskohtia paljon kauempana kuin mitä voidaan nähdä yhdellä yksittäisellä teleskoopilla.

"Se kuinka Antareksen kaltaiset tähdet voivat menettää massaansa niin nopeasti evoluutionsa viimeisessä vaiheessa on ollut ongelma yli puoli vuosisataa," sanoi Keiichi Ohnaka, joka on myös tutkimusjulkaisun pääkirjoittaja. "VLTI on ainoa laite, joka pystyy mittaamaan suoraan kaasun liikkeitä Antareksen laajentuneessa kaasukehässä, mikä on välttämätön askel kohti tämän ongelman selvittämistä. Seuraava haaste on selvittää, mikä ajaa turbulenttisia liikkeitä."

Uusia tuloksia käyttäen tutkimusryhmä on muodostanut ensimmäisen kaksiulotteisen nopeuskartan muun tähden kuin Auringon kaasukehästä. He tekivät tämän käyttäen VLTI:tä kolmella aputeleskoopilla ja AMBER-nimisellä havaintolaitteella saadakseen erillisiä kuvia Antareksen pinnasta kautta pienen joukon infrapuna-aallonpituuksia. Tutkimusryhmä käytti sitten tätä aineistoa laskeakseen kaasukehän kaasun nopeuksien eron eri osissa tähteä ja keskimääräisen nopeuden kautta koko tähden [2]. Tämän tuloksena oli koko Antareksen kiekon kattava kaasukehän kaasun suhteellisisten nopeuksien kartta, joka on ensimmäinen, joka on muodostettu milloinkaan millekään muulle tähdelle kuin Auringolle.

Tähtitieteilijät löysivät turbulenttista, harvaa kaasua paljon kauempaa tähdestä kuin oli oletettu ja päättelivät, että liike ei voinut olla seurausta konvektiosta [3] eli materian suuren mittakaavan liikkeestä, joka kuljettaa useissa tähdissä energiaa ytimestä ulompaan kaasukehään. He päättelivät, että uusi, toistaiseksi tuntematon prosessi tarvitaan mahdollisesti selittämään nämä liikkeet Antareksen kaltaisten punaisten ylijättiläisten laajennetuissa kaasukehissä.

"Tulevaisuudessa tätä havaintotekniikkaa voidaan soveltaa erilaisiin tähtiin niiden pinnan ja kaasukehän tutkimiseen ennennäkemättömällä tarkkuudella. Tämä on tähän mennessä ollut mahdollista vain Auringolle," päättelee Ohnaka. "Meidän työmme tuo tähtien astrofysiikan uusiin ulottuvuuksiin ja avaa täysin uuden ikkunan tähtien havaitsemiseen."

Lisähuomiot

[1] Tähtitieteilijät pitävät Antaresta tyypillisenä punaisena ylijättiläisenä. Nämä valtavat, kuolevat tähdet muodostuvat yhdeksästä neljäänkymmeneen Auringon massaisina. Kun tähdestä tulee punainen ylijättiläinen, sen kaasukehä laajenee ulospäin siten, että siitä tulee suuri ja kirkas, mutta sen tiheys on pieni. Antareksen massa on nyt noin 12 Auringon massaa ja sen halkaisija on noin 700 kertaa Auringon halkaisija. On ajateltu, että se aloitti elämänsä enemmänkin viisitoista kertaa Auringon massaisena ja se on luonut kolme Auringon massaa materiaa elämänsä aikana.

[2] Materian nopeus kohti Maata tai siitä poispäin voidaan mitata Doppler-ilmiön avulla. Se siirtää spektriviivoja joko kohti spektrin punaista tai sinistä päätä, riippuen siitä loittoneeko vai lähestyykö valoa säteilevä tai sitä absorboiva materia havaitsijaa.

[3] Konvektio on prosessi, jossa kylmä materia pyörteilee alaspäin ja kuuma materia ylöspäin. Prosessi ilmenee Maapallolla ilmakehän ja valtamerten virtauksissa, mutta se myös kuljettaa kaasua tähdissä.

Lisätietoa

Tätä tutkimusta on esitelty tutkimusjulkaisussa "Vigorous atmospheric motion in the red supergiant star Antares”, jonka kirjoittivat K. Ohnaka et al. Julkaisu on julkaistu julkaisusarjassa Nature.

Tutkimusryhmään kuuluvat K. Ohnaka (Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile), G. Weigelt (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Saksa) ja K.-H. Hofmann (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, 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 ELT -teleskooppia (Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu

Yhteystiedot

Keiichi Ohnaka
Instituto de Astronomía — Universidad Católica del Norte
Antofagasta, Chile
Puh.: +56 55 235 5493
Sähköposti: k1.ohnaka@gmail.com

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