NaSt1

Itse ilkimys avaruudessa

Pe, 05/22/2015 - 08:12 Markus Hotakainen

Tähdet eivät useinkaan ole sellaisia kiltisti käyttäytyviä kaasupalloja kuin niiden voisi kuvitella olevan, kun katselee yötaivaalla vakaasti loistavia valopisteitä. Auringossakin kiehuu ja kuohuu, ja aika ajoin sen ulkokerroksissa tapahtuu rajuja räjähdyksiä ja valtaisia purkauksia.

Hubble-avaruusteleskoopilla on päästy seuraamaan varsinaista riehujaa. NaSt1-luettelonimellä tunnetulle tähdelle on annettu lempinimeksi Nasty 1 eli "Ykköspahis". Virallinen nimi tulee tutkijoilta, Jason Nassaulta ja Charles Stephensonilta, jotka löysivät kohteen vuonna 1963. Sillä on etäisyyttä noin 3 000 valovuotta.

Tähti on luokiteltu ominaisuuksiensa perusteella kuuluvaksi niin sanottuihin Wolf-Rayet-tähtiin. Ne ovat paljon Aurinkoa suurempia tähtiä, jotka massiivisuutensa ansiosta kehittyvät hyvin nopeasti. Vedystä koostuvat tähden ulko-osat karkaavat avaruuteen ja paljastavat hyvin kuuman ja kirkkaan ytimen, jonka fuusioreaktioissa helium muuttuu raskaammiksi alkuaineiksi.

Kun avaruuden ilkimystä päästiin tutkimaan tarkemmin, se ei näyttänytkään tyypilliseltä Wolf-Rayet-tähdeltä, vaan joltain aivan muulta: vastaavaa ei ole Linnunradassa aiemmin nähty. Tähden kaasun oletettiin virtaavan avaruuteen kahteen vastakkaiseen suuntaan samaan tapaan kuin eteläisellä taivaalla Kölin tähdistössä näkyvässä Eta Carinaessa.

Todellisuudessa Nasty 1 -tähteä ympäröi litteä kaasukiekko, jolla on läpimittaa lähes kaksi biljoonaa eli 2 000 000 000 000 kilometriä, siis yli 13 000 kertaa Maan ja Auringon välinen etäisyys. Kiekon arvellaan syntyneen, kun näkymätön seuralaistähti on kiskonut vetovoimallaan kaasua jättiläistähden ulko-osista (yllä taiteilijan näkemys).

Tähtiä ympäröivällä kaasukiekolla arvioidaan olevan ikää vain joitakin tuhansia vuosia, joten kosmisessa kalenterissa se on hyvin nuori. "Wolf-Rayet-tähden syntymisestä kahden tähden vuorovaikutuksessa on aniharvoja esimerkkejä, koska tällainen kehitysvaihe kestää hyvin lyhyen aikaa, ehkä vain satatuhatta vuotta. Tuloksena oleva kiekko ei ole havaittavissa välttämättä edes 10 000 vuotta", selittää tutkimusta johtanut Jon Mauerhan Kalifornian yliopistosta Berkeleystä.

Tutkijat arvelevat suuremman tähden olevan niin massiivinen, että se on kehittynyt hyvin nopeasti ja vety on loppumassa sen sisuksista. Kun ydinpolttoaineeksi on vaihtunut helium, tähti on laajentunut. Siksi ulko-osien vety ei ole enää niin tiukasti vetovoiman otteessa, ja pienempi sekä tiheämpi seuralaistähti on päässyt siihen käsiksi. Galaktisen kannibalismin seurauksena ainetta virtaa tähdestä toiseen ja jättiläistähti on siirtynyt Wolf-Rayet-vaiheeseen.

Aiemmin "vetyvuodon" syynä pidettiin yksinäisen tähden voimakasta hiukkastuulta. Kaksoistähtimalli on tullut suositummaksi, kun on käynyt ilmi, että suurin osa, jopa 70 prosenttia, massiivisista tähdistä kuuluu kaksoistähtijärjestelmiin. Pelkästään tähtituuleen perustuva massakato ei pysty selittämään Wolf-Rayet-tähtien lukumäärää Linnunradassa.

Massiivisen tähden vuodattama aine ei kuitenkaan aina päädy kasvattamaan seuralaistähden massaa. Osa siitä voi karata kummaltakin ja muodostaa kaksoistähden ympärille valtaisan kiekon – juuri kuten Nasty 1 -järjestelmässä. Siinä tähtikannibalismi on hyvin sottaista syömistä.

 

Kaksoistähden tarkempaa tutkimusta haittaa kiekon kaasu ja pöly. Edes Hubblen avulla ei pystytä erottamaan itse tähtiä, joten niiden massoja, keskinäistä etäisyyttä tai karkaavan aineen määrää ei pystytä määrittämään. 

Nopeudesta on kuitenkin saatu mittaustuloksia: kaasu liikkuu kiekon ulkolaidoilla yli 35 000 kilometrin tuntinopeudella. Se vaikuttaa paljolta, mutta esimerkiksi Eta Carinae -tähden räjähdysmäiset purkaukset sinkoavat ainetta avaruuteen satojentuhansien kilometrin tuntinopeudella.

Nasty 1 -tähden ainepako on siis varsin verkkaista ja lisäksi se vaikuttaa jaksottaiselta. Kiekon eri osissa lämpötila ja tiheys vaihtelevat, mikä viittaa siihen, että ainetta karkaa avaruuteen sykäyksittäin. Se selittäisi myös kiekon ulkolaitojen kokkareisen rakenteen.  

Kaksoistähden tulevaisuus ei ole valoisa – tai oikeastaan päinvastoin, se on hyvinkin valoisa. Kun tiivis seuralainen kasaa itseensä yhä enemmän ainetta, se voi ennen pitkää räjähtää supernovana, joka loistaa hetken aikaa yhtä kirkkaana kuin kokonainen galaksi. Toinen vaihtoehto on, että massiivisen tähden vetyvarantojen loputtua ainekiekko hajaantuu hitaasti ja paljastaa sisällään lymynneen erikoisen kaksoistähden.

Tutkimus julkaistiin 21. toukokuuta Royal Astronomical Societyn Monthly Notices -verkkojulkaisussa.

Kuvat: NASA/ESA/G. Bacon (STScI) (art), NASA/ESA/J. Mauerhan (University of California, Berkeley)