Linnunrata

Linnunradassa lymyää näkymätöntä nuudelia

Ma, 01/25/2016 - 13:20 Markus Hotakainen
Compact Array -telescope

Tai lasagnelevyjä. Mahdollisesti myös hasselpähkinöitä. Koostumuksen sijaan tutkijoiden luonnehdinnat kuvaavat kuitenkin tähtienvälisessä kaasussa olevien tihentymien muotoa.

Jo 30 vuotta sitten kvasaarien radiosäteilyn voimakkuudessa todettiin esiintyvän huomattavaa vaihtelua. Syyksi arveltiin harvassa tähtienvälisessä kaasussa olevia tiheämpiä alueita, joiden sähköisesti varatut hiukkaset aiheuttavat muutoksia säteilyn kulkusuunnassa – samaan tapaan kuin linssi.

"Tihentymät saavat radiosäteilyn voimistumaan ja heikkenemään päivien, viikkojen tai kuukausien ajanjaksoissa", toteaa tutkimusta johtanut Keith Bannister.

Vaihtelun esiintymistä on hyvin hankala ennustaa, joten tutkijat olivat jo luopuneet yrityksistä tehdä tihentymistä havaintoja. Bannisterin ryhmä päätti kuitenkin suunnata CSIROn (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) Compact Array -radioteleskoopin kohti kvasaaria PKS 1939-315, joka sijaitsee Jousimiehen tähdistössä, Linnunradan keskuksen suunnassa. 

He onnistuivat havaitsemaan radiosäteilyssä vaihtelujakson, jolla oli kestoa peräti vuosi. Havainnoista saatiin arvioitua "linssin" eli kaasutihentymän läpimitaksi suunnilleen Maan radan halkaisija ja etäisyydeksi noin 3 000 valovuotta.

Samalla pystyttiin tekemään alustava määritys tihentymän muodolle. Se ei ole mikään epämääräinen möykky, vaan jotain kummallisempaa.

"Voi olla, että näemme litteän levyn tason suunnasta", arvelee tutkimusryhmään kuulunut Cormac Reynolds. "Tai sitten katselemme suoraan onttoon sylinteriin, joka muistuttaa muodoltaan nuudelia, tai hasselpähkinän muotoista pallomaista kuorta."

Jatkotutkimuksen toivotaan tuovan selvyyttä tihentymän muotoon. Radiohavainnot näyttävät kuitenkin olevan siihen ainoa keino, sillä kvasaaria havaittiin myös näkyvän valon alueella: minkäänlaista vaihtelua ei esiintynyt.

Koska tihentymät ovat näkymättömiä, niiden todellista luonnetta on vaikea arvioida. Yhden teorian mukaan ne koostuvat kylmästä kaasusta, joka pysyy kasassa oman vetovoimansa vaikutuksesta. Siinä tapauksessa tihentymät muodostaisivat merkittävän osan koko Linnunradan massasta.

Toistaiseksi ei myöskään tiedetä, miten näkymättömät "linssit" ovat syntyneet. "Rakenteet ovat kuitenkin todellisia ja havaintomme merkitsevät isoa askelta niiden koon ja muodon määrittämisessä", Bannister arvioi. 

Tutkimuksesta kerrottiin CSIROn uutissivuilla ja se on julkaistu Science-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Alex Cherney/terrastro.com

 

 

Miten Linnunrata kasvoi aikuiseksi?

Ma, 01/11/2016 - 14:15 Markus Hotakainen
Linnunradan kasvukartta

Kotigalaksillemme on ensimmäistä kertaa laadittu "kasvukäyrä" – tai oikeastaan kasvukartta.

SDSS-kartoituksen (Sloan Digital Sky Survey) avulla on määritetty yli 70 000 tähden ikä melkein puolen galaksin eli 50 000 valovuoden läpimittaisella alueella.

"Lähellä galaksimme keskusta on vanhoja tähtiä, jotka syntyivät, kun Linnunrata oli nuori ja pieni. Kauempana siitä on nuorempia tähtiä. Voimme päätellä, että kotigalaksimme kasvoi isoksi kasvamalla ulospäin", toteaa tutkimusta johtanut Melissa Ness tähtitieteen Max Planck -instituutista.

Kartoitus tehtiin tarkastelemalla punaisia jättiläisiä, jotka ovat elämänsä ehtoopuolella. Niistä on mahdollista tehdä havaintoja hyvin suurten etäisyyksien päästä, jopa Linnunradan laitamilta saakka.

"Jos tunnemme punaisen jättiläisen massan, saamme selville sen iän tähden sisäisen fuusiokellon avulla", sanoo Marie Martig.

"Punaisten jättiläisten massan määrittäminen on ollut aiemmin hyvin hankalaa, mutta Linnunradan kartoituksessa on voitu ottaa käyttöön uusia, mullistavia menetelmiä."

SDSS-kartoitukseen liittyvä APOGEE (Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment) on mahdollistanut 300 tähden huipputarkan spektrin määrittämisen samanaikaisesti. 

"Näin monen tähden havaitseminen kerralla tarkoittaa, että 70 000 punaisen jättiläisen spektrin määrittäminen onnistuu yhdellä ainoalla kaukoputkella muutamassa vuodessa", kehuu Steve Majewski APOGEE-hankkeesta.

Pelkät spektrit eivät kuitenkaan riitä, joten tutkijat käyttivät hyväkseen eksoplaneettoja etsivän Kepler-avaruusteleskoopin kirkkaushavaintoja. Näin saatiin selvitettyä yhteys tähtien spektrin ja iän välille – kymmenille tuhansille jättiläistähdille.

"Parhaiten tuntemassamme galaksissa – eli omassamme – näemme selvästi, miten kylmän pimeän aineen hallitsemassa maailmankaikkeudessa galaksit muotoutuvat", Ness arvioi.

"Koska näemme Linnunradassa niin suuren määrän yksittäisiä tähtiä, voimme kartoittaa sen kasvun ennennäkemättömällä tarkkuudella."

Kuvassa on taiteilijan näkemys Linnunradasta. Punaisilla pisteillä on merkitty tähdet, jotka ovat syntyneet Linnunradan vaatimattomassa nuoruudessa. Galaksin varttuneemmalla iällä syntyneet nuoremmat tähdet on merkitty sinisellä. Väripalkki kertoo, kuinka monta miljardia vuotta sitten eri väreillä merkityt tähdet ovat syntyneet.

Kuva: G. Stinson (MPIA)

Nyt on kuuminta hottia: koko galaksin ennätys

Ke, 11/25/2015 - 19:40 Markus Hotakainen
Ennätyksellisen kuuma valkoinen kääpiö

Tübingenin ja Potsdamin yliopistojen tähtitieteilijät ovat onnistuneet mittaamaan Linnunradan kuumimman valkoisen kääpiön lämpötilan. Kotigalaksimme laitamilla lymyävän tähden jäänteen pinnalla on lämpöä huimat 250 000 celsiusastetta.

Samalla tutkijat tulivat löytäneeksi galaksienvälisen kaasupilven, joka on lähestymässä Linnunrataa. Se osoittaa, että galaksit keräävät jatkuvasti itseensä uutta ainetta, josta tiivistyy tähtiä.

Auringon kokoluokkaa olevat tähdet päättävät päivänsä valkoisina kääpiöinä. Ennen lopullista kohtaloaan esimerkiksi Aurinko laajenee punaiseksi jättiläiseksi, jolloin noin 6 000 asteen pintalämpötila kohoaa jopa 180 000 asteeseen. Kun jäljellä on enää valkoinen kääpiö, se jäähtyy hitaasti ja samalla himmenee.

Tähän mennessä korkein kuolevalle tähdelle mitattu lämpötila on ollut 200 000 astetta, mutta nyt entinen ennätys rikkoutui. RX J0439.8-6809 -tunnuksen saanut valkoinen kääpiö on jo jäähtymässä, mutta silti sen pintakerroksen lämpötila on neljännesmiljoona astetta. Lukema perustuu Hubble-avaruusteleskoopilla mitattuun ultraviolettispektriin.

Tähti on alkujaan ollut noin viisi kertaa Aurinkoa massiivisempi. Jäänteen lämpötilan arvellaan olleen korkeimmillaan jopa 400 000 astetta eikä siitä ole aikaa kuin noin tuhat vuotta. 

Valkoisen kääpiön kemiallinen koostumus on omituinen, sillä sen pinnalla on hiiltä ja happea. Niitä syntyy täysin luonnollisesti heliumin fuusiossa, mutta se tapahtuu yleensä syvällä kuolevan tähden sisuksissa.

Ensimmäisen kerran RX J0439.8-6809 kiinnitti tutkijoiden huomion jo yli 20 vuotta sitten, jolloin se havaittiin kirkkaana, pistemäisenä röntgensäteilyn lähteenä. Jo se viittasi hyvin korkeaan lämpötilaan. Tuolloin arveltiin, että valkoisen kääpiön pinnalla on käynnissä fuusioreaktio, jossa polttoaineena on kaksoistähden toisesta osapuolesta virtaava vety.

Alkujaan kuolleen tähden oletettiin kuuluvan Linnunradan naapurigalaksiin, Suuren Magellanin pilveen, mutta Hubblella tehdyt uudet havainnot osoittavat sen olevan Linnunradan ulko-osissa ja etääntymässä noin 220 kilometrin sekuntinopeudella.

Tähden ultraviolettispektri paljasti myös kaasupilven, joka on Linnunradan ja valkoisen kääpiön välissä – ja liikkumassa kohti Linnunrataa. Pilven kemiallisen koostumuksen perusteella on pääteltävissä, että se on lähtöisin galaksienvälisestä avaruudesta. 

Löydöstä kerrottiin Tübingenin yliopiston uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Astronomy & Astrophysics -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: ROSAT

Maailman suurin tähtikuva

Ke, 10/21/2015 - 20:40 Markus Hotakainen
Messier 8 eli Laguunisumu

Bochumin yliopiston tähtitieteilijät ovat koostaneet Rolf Chinin johdolla kaikkien aikojen suurimman tähtikuvan. Siinä on kaikkiaan 46 miljardia pikseliä, kun perusdigipokkarilla otetuissa kuvissa pikseleitä on 10–20 miljoonaa.

Linnunradan mosaiikki rakentuu 268 yksittäisestä kuvaa, jotka on otettu Bochumin yliopiston observatorion kaukoputkilla Atacaman autiomaassa Chilessä. Kaikkiaan kuvia on otettu viiden vuoden aikana huomattavasti enemmän, sillä samalla kerättiin tietoa kohteista, joiden kirkkaus muuttuu. 

Samoja taivaanalueita kuvattiin usean päivän välein, jolloin osa tähdistä ehti kirkastua tai himmentyä. Kun eri öinä otettuja kuvia vertailtiin, saatiin listattua kirkkaudeltaan vaihtelevat tähdet. Tähän mennessä kuvista on löydetty jo yli 50 000 muuttuvaa kohdetta, joita ei ole missään aikaisemmissa luetteloissa. 

Listalle on kertynyt sekä muuttuvia tähtiä, joiden kirkkaus oikeasti vaihtelee, pimennysmuuttujia, joissa kaksoistähden osapuolet peittävät säännöllisesti toisensa näkyvistä tai tähtiä, joiden editse kulkee niitä kiertäviä eksoplaneettoja aiheuttaen vähäisen himmenemisen.

Koko kuvan tarkastelu onnistuu "online-työkalulla", jolla voi zoomata haluamaansa kohtaan tai etsiä hakutoiminnolla tähtitaivaan kohteita. Otsikkokuvassa on Jousimiehen tähdistössä näkyvä Messier 8 eli Laguunisumu, joka nousee eteläisessä Suomessakin vain muutaman asteen korkeudelle horisontista. 

Alla on Eta Carinae, tähti ja sitä ympäröivä kaasupilvi, joka ei näy lainkaan Suomen leveysasteilta. Kuvien vihertävä värisävy johtuu kuvauksessa käytetyistä suotimista. Todellisuudessa kummankin sumun vetykaasu säteilee pääosin punaista valoa. 

Mammuttikuvasta kerrottiin Bochumin yliopiston (Ruhr-Universität Bochum) uutissivuilla.

Kuvat: Lehrstuhl für Astrophysik, RUB

Kosminen törmäys tappoi dinot - ja paljon muutakin

Ke, 10/21/2015 - 08:17 Markus Hotakainen
Asteroiditörmäys

65 miljoonaa vuotta sitten nykyisen Jukatanin niemimaan kohdalle iskeytyi reilun kymmenen kilometrin läpimittainen asteroidi. Se päätti dinosaurusten valtakauden – joskin Deccanin laavapurkauksia Intiassa on pidetty mahdollisena lisätekijänä joukkotuhon taustalla.

Maapallolla on tapahtunut useita muitakin massasukupuuttoja, mutta niiden yhteyttä kosmisiin kolareihin on ollut hankala löytää ja ajatus on ollut kiistanalainen. 

Lopullista varmuutta ei ole vieläkään, mutta uuden tutkimuksen mukaan sekä asteroidien tai komeettojen iskuja että eliökunnan joukkotuhoja näyttää tapahtuneen jokseenkin säännöllisesti noin 26 miljoonan vuoden välein.

Tutkimuksen kohteena oli 260 miljoonan vuoden mittainen ajanjakso, johon osuu useita suuria sukupuuttoaaltoja. Michael Rampino ja Ken Caldeira ovat analysoineet sekä kosmisten törmäysten että joukkotuhojen ajallista jakautumista. 

"Korrelaatio törmäysjälkien muodostumisen ja tuhojen välillä on viimeisten 260 miljoonan vuoden aikana hätkähdyttävä ja viittaa syy-seuraus-suhteeseen", arvioi Rampino.

Graafissa vaaka-akselilla on aika miljoonissa vuosissa ja pystyakselilla miljoonassa vuodessa syntyneiden kraattereiden lukumäärä. Nuolilla on merkitty joukkotuhojen ajankohdat.

Säännönmukaisuus saattaa liittyä kiertoliikkeeseemme Linnunradan keskuksen ympäri. Auringon kulkiessa kotigalaksimme tiheän tason läpi Aurinkokunnan ulko-osissa lymyävään Oortin komeettapilveen kohdistuu vetovoimavaikutuksia, joiden seurauksena planeettajärjestelmän sisäosiin syöksyy ajoittain komeettaparvia.

Rampino ja Caldeira totesivat, että tutkittuna ajanjaksona on tapahtunut kuusi massasukupuuttoa, joiden aikoihin kosminen pommitus on ollut tavallista voimakkaampaa. Tutkijoiden mukaan kuudesta suurimmasta kraatterista, jotka ovat syntyneet viimeisten 260 miljoonan vuoden aikana, peräti viisi osuu yksiin joukkotuhojen kanssa.

"Tällainen kuoleman ja tuhon kosminen sykli on ilman muuta vaikuttanut elämän historiaan omalla planeetallamme", Rampino päättää.

Tutkimuksesta kerrottiin Royal Astronomical Societyn uutissivuilla ja se on julkaistu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society -tiedelehdessä.

Kuvat: Don Davis/NASA [asteroiditörmäys]; Michael Rampino/NYU [graafi]

Kosmista törmäilyä lähinaapurustossa

Ma, 08/17/2015 - 11:54 Markus Hotakainen
Galaksien törmäys

Quentin Parkerin ja Albert Zijlstran johtama tähtitieteilijäryhmä on löytänyt lähimmän galaktisen kolaripaikan. Ainoastaan 30 miljoonan valovuoden etäisyydellä kaksi samankokoista ja -massaista galaksia on törmäämässä suoraan toisiinsa. Seuraavaksi lähin vastaava spektaakkeli on havaittu yli 200 miljoonan valovuoden etäisyydellä.

Galaksien tiedetään kasvattavan kokoaan törmäilemällä toisiinsa ja sulautumalla yhteen. Tutkijat antoivat muodostumassa olevalle uudelle galaksille nimeksi "Kathryn's Wheel", sillä se muistuttaa ilotulituksissa käytettyä tulipyörää – ja Ziljstran vaimo on nimeltään Kathryn.

Vasemmanpuoleisessa kuvassa on yhdistetty vedyn tietyllä aallonpituudella (H-alfa) lähettämä säteily sekä punaisessa ja sinisessä valossa otetut kuvat. Oikeanpuoleisessa kuvassa H-alfasta on vähennetty punaisen valon aallonpituudet, jolloin tähtien syntyalueet korostuvat.

Rengasmainen rakenne on syntynyt, kun galaksien törmäyksessä muodostunut paineaalto on puristanut tähtienvälistä kaasua kasaan ja käynnistänyt kiivaan tähtien syntyprosessin. Taivaalta on löytynyt lukuisia esimerkkejä kosmisista kolareista, mutta näin suora törmäys on harvinainen. Vastaavia tapauksia tunnetaan alle 20.

Vaikka kolaroiva kaksikko sijaitsee melko lähellä, sitä ei ole aiemmin löydetty, sillä se piileksii Alttarin tähdistössä Linnunradan tiheiden tähtipilvien takana. Lisäksi samassa suunnassa on kirkas tähti, jonka loiste on peittänyt sen taakseen.

Törmäyksessä syntyneen renkaan massa on yllättävän pieni, vain joitakin miljardeja kertoja Aurinkoa suurempi eli prosentin luokkaa Linnunradan massasta. Se viittaa renkaiden syntyyn paljon pienempien galaksien törmäyksissä kuin aiemmin on arveltu.

Koska pienet galaksit ovat paljon runsaslukuisampia kuin suuret, rengasmuodostelmat saattavat olla kymmenen kertaa oletettua yleisempiä. Uuden löydön tehneet tähtitieteilijät aikovatkin tehdä lisähavaintoja suurilla teleskoopeilla, jotta törmäyksen ja sen seurausten yksityiskohdista saadaan tarkempaa tietoa.

Kolarista kerrottiin Royal Astronomical Societyn uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society -tiedelehdessä

Kuvat: Ivan Bojicic / the scientific team

Suuret galaksit ahmivat tähtiä hyvällä ruokahalulla

To, 08/06/2015 - 13:29 Markus Hotakainen
M81 syö naapureitaan

Tähtitieteilijät ovat ottaneet vajaan 12 miljoonan valovuoden etäisyydellä sijaitsevan M81-ryhmän galakseista yksityiskohtaisia kuvia. Niissä nähdään ensimmäisen kerran tarkasti, miten pienempien galaksien tähdet joutuvat M81-galaksin nielaisemiksi. 

Suuri galaksi kiskoo vetovoimallaan vähäisempiä naapureitaan, saa niiden muodon vääristymään ja napsii karkaavia tähtiä itseensä. Lopulta pikkugalaksit katoavat kokonaan. Prosessi ei tullut tutkijoille yllätyksenä, mutta galaksien vuorovaikutus osoittautui oletettua vilkkaammaksi.

Jo 1990-luvun alussa huomattiin, että Linnunrata on vähitellen hotkaisemassa sitä kiertävän Jousimiehen kääpiögalaksin. Sen jälkeen samanlaista galaktista kannibalismia on havaittu esiintyvän muidenkin isojen galaksien yhteydessä. Nyt siitä saatiin entistä tarkempaa tietoa.

Tutkimus tehtiin Havaijilla sijaitsevalla 8,2-metrisellä Subaru-teleskoopilla ja sen pääpolttopisteeseen asennetulla Suprime-Cam-kameralla (Prime Focus Camera). Ryhmässä oli tutkijoita Shanghain observatoriosta, Japanin kansallisesta tähtitieteen observatoriosta sekä Edinburghin, Cambridgen ja Hiroshiman yliopistoista.

"Galaksien hyvin himmeitä ulko-osia on vaikea tutkia, mutta havaintojemme mukaan ne antavat runsaasti tietoa siitä, miten galaksit sieppaavat ja ahmivat pienempiä naapureitaan. Se on tärkeää, jotta voisimme ymmärtää, miten Linnunradan kaltaiset suuret galaksit ovat syntyneet ja kehittyneet", arvioi tutkimusryhmään kuulunut Annette Ferguson Edinburghin yliopistosta.

Galaksien ruokahalusta kerrottiin Edinburghin yliopiston uutissivuilla ja tutkimus julkaistaan Astrophysical Journal Letters -tiedelehdessä.

Kuva: Subaru Telescope/NAOJ/Suprime Cam

 

Linnunradassa on käynnissä tähtien kansainvaellus

Pe, 07/31/2015 - 10:39 Markus Hotakainen
Linnunradan tähdet vaeltavat

Vuonna 2000 käynnistynyt Sloan Digital Sky Survey (SDSS) on tutkimusprojekti, jossa kartoitetaan tarkasti taivaankohteita ja niiden ominaisuuksia. Tuoreimmat tulokset paljastavat yllättävän ilmiön.

Tutkijat mittasivat Apache Point -observatorion APOGEE-spektrografilla (Apache Point Observatory Galactic Evolution Explorer) tähtien spektrejä. He tekivät neljän vuoden aikana havaintoja 100 000 tähdestä. Se on vain pieni osa koko Linnunradan noin 200 miljardista tähdestä, mutta silti riittävän kattava otos johtopäätösten tekemiseksi.

Tähtien spektrin avulla pystytään selvittämään niiden kemiallinen koostumus. Se puolestaan kertoo, missä päin Linnunrataa ne ovat vuosimiljoonia tai -miljardeja sitten syntyneet.

Fuusioreaktioissa, jotka tuottavat tähtien sisuksissa niiden säteilemän energian, syntyy vedystä ja heliumista raskaampia aineita. Tähtien kuollessa aineet leviävät avaruuteen seuraavan tähtisukupolven rakennusmateriaaliksi.

Eri osissa Linnunrataa tähtien syntytahti vaihtelee, joten myös raskaita alkuaineita rikastuu tähtienväliseen aineeseen eri tahtiin. Tutkimalla tähtien alkuainekoostumusta voidaan siten päätellä niiden synnyinseudut. 

Michael Hayden tarkasteli kollegoineen 15 eri alkuaineen, esimerkiksi hiilen, piin ja raudan, runsauksia eri puolilla Linnunrataa olevissa tähdissä. Heidän yllätyksekseen merkittävä osa, liki kolmannes, tähdistä osoittautui olevan nykyisin aivan muualla kuin synnyinseuduillaan. 

"Nykyään monet ihmiset muuttavat kauas synnyinseuduiltaan, toisinaan toiselle puolelle maapalloa", toteaa tutkijaryhmää johtanut Hayden. "Nyt näyttää siltä, että sama pätee myös Linnunradan tähtiin: noin 30 prosenttia kotigalaksimme tähdistä on vaeltanut kauas kiertoradalta, jolla ne aikoinaan syntyivät."

"Linnunradan laitamilla tähdissä on keskimäärin vähemmän raskaita alkuaineita, mutta osalla niistä runsaudet vastaavat galaksin sisäosien tähtiä", lisää tutkijaryhmään kuulunut Jo Bovy.

Havainnoille löytyy selitys tähtien vaelluksesta. Aikaa myöten osa tähdistä siirtyy Linnunradan kiekossa ulommas tai sisemmäs. Jo aiemmin vastaava ilmiö on havaittu Auringon lähitähdillä, mutta nyt sama näyttää pätevän kaikkialla Linnunradassa. 

Syyksi tähän tähtien kansainvaellukseen arvellaan Linnunradan kiekon epäsäännöllisyyksiä, erityisesti spiraalihaaroja, jotka ovat kotigalaksillemme luonteenomainen piirre.

Tutkimuksesta kerrottiin SDSS:n uutissivuilla ja se julkaistiin The Astrophysical Journal -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Dana Berry/SkyWorks Digital, Inc./SDSS collaboration. Kuvassa on mittayksikkönä "KPC" eli kiloparsek. Yksi parsek on 3,2616 valovuotta, joten yksi kiloparsek on 3 261,6 valovuotta.

 

Linnunradan tähtitiheyskartta

La, 07/11/2015 - 22:40 Markus Hotakainen

Päivän kuva

Joulukuussa 2013 avaruuteen laukaistun, Linnunradan rakennetta kartoittavan Gaia-luotaimen tähänastisista havainnoista on koottu kotigalaksimme tähtitiheyskartta. Kirkkaimmilla alueilla on eniten tähtiä; mitä tummempaa kuvassa on, sitä vähemmän alueella on tähtiä. Musta avaruus on miltei tähdetön. 

Linnunradan tasossa tähtien tiheys on suuri, joten se erottuu kaikkein kirkkaimpana vyöhykkeenä. Keskellä kuvaa olevassa galaksin keskuksessa tähtiä on kaikkein tiheimmässä. 

Kirkkaus ei kuitenkaan ole tasaista, sillä galaksin kiekon tasoa kirjovat tummina näkyvät tiheät pölypilvet, jotka peittävät kauempana olevat tähdet taakseen.

Linnunradan ulkopuolisessa avaruudessa erottuu selkeimmin kaksi seuralaisgalaksia, Suuri ja Pieni Magellanin pilvi. Niiden lisäksi on siellä täällä pieniä valopisteitä. Ne ovat pallomaisia tähtijoukkoja, jotka muodostavat kehän Linnunradan ympärille.

Kuva: Edmund Serpell/ESA/Gaia – CC BY-SA 3.0 IGO

 

Kuinka galaksi punnitaan?

Ma, 06/08/2015 - 11:29 Markus Hotakainen

Linnunrata, oma kotigalaksimme, on melkoisen iso tähtijärjestelmä, melkein yhtä iso kuin otsikkokuvan Andromedan galaksi. Ongelma on, että tutkijat eivät ole tienneet kovinkaan tarkasti, kuinka iso se oikein on. Läpimittaa Linnunradalla on noin 150 000 valovuotta, mutta massa-arviot vaihtelevat kertoimella neljä. 

Punnitsemisen tekee hankalaksi se, että asustamme Linnunradan sisällä, yhden kierteishaaran laidalla. Siksi näemme galaksin koko taivaan kiertävänä nauhana. Olemme lisäksi lähellä Linnunradan tasoa, joten tähtienvälinen pöly peittää näkymiä hyvin tehokkaasti.

Columbia-yliopiston tähtitieteilijän Andreas Küpperin johtama kansainvälinen tutkijaryhmä on nyt määrittänyt Linnunradan massan huomattavasti aiempaa tarkemmin tekemällä havaintoja Linnunradan ulkopuolella olevista tähdistä.

Galakseilla on yleensä kavereinaan pallomaisia tähtijoukkoja, ikivanhoja muodostelmia, joissa on tähtiä sadoistatuhansista jopa miljooniin. Ne ovat hyvin pysyviä tähtikasaumia, joilla voi olla ikää yli 10 miljardia vuotta.

Pallomaiset tähtijoukot eivät kuitenkaan pysyttele avaruudessa paikallaan, vaan ne kiertävät emogalaksiaan gravitaatiolain mukaisesti. Ja jos joukko päätyy liian lähelle galaksia, se alkaa hiljalleen hajota samaan tapaan kuin liian lähelle planeettaa joutuva kuu.

Turvallisella etäisyydellä vetovoima vaikuttaa tasaisesti koko kuuhun – tai tähtijoukkoon – mutta tietyn rajan sisäpuolella se alkaa kiskoa voimallisemmin kiertolaisen etupuolta. 

Vähitellen nämä vuorovesivoimat muuttavat kuun tai tähtijoukon muotoa yhä enemmän ja lopulta se hajoaa kokonaan. Kuun tapauksessa kivenkappaleiksi ja pölyksi, pallomaisen tähtijoukon kohdalla yksittäisten tähtien muodostamaksi "virraksi", joka jää kiertämään galaksia.

Uusi tutkimus perustuu Sloan Digital Sky Survey -luetteloon, joka pohjautuu vuosikymmenen kestäneeseen pohjoisen tähtitaivaan kartoitukseen. Tarkastelun kohteena oli korkealla Linnunradan tason yläpuolella sijaitseva Palomar 5 -niminen pallomainen tähtijoukko ja siitä hiljalleen irronnut tähtien virta.

Tarkan kartoituksen ansiosta tutkijat huomasivat, että tähtivirrassa on tihentymiä, jotka ovat liian säännöllisiä ollakseen tähtien satunnaisten liikkeiden aiheuttamia. Ne johtuvat Linnunradan vetovoimasta. 

Columbia-yliopiston Yeti-supertietokoneen avulla tutkijat laskivat miljoonia malleja tähtivirran muodolle Linnunradan gravitaatiokentässä. Kun niitä verrattiin havaintoihin, voitiin laskea, kuinka suuri massa tarvitaan aiheuttamaan virrassa näkyvät tihentymät.

Uuden punnituksen mukaan Linnunradassa on 60 000 valovuoden mittaisen säteen sisällä 210 miljardin Auringon verran massaa. Tarkkuus on kasvanut huimasti aiemmista arvioista: epätarkkuuskerroin on enää 0,2. Linnunradan massa tunnetaan nyt siis 20 prosentin tarkkuudella.  

Tarkkuutta on tarkoitus vielä parantaa laajentamalla tutkimus muihin Palomar 5 -joukon tähtivirtaa muistuttaviin rakenteisiin. Samalla saadaan määritettyä entistä täsmällisemmin Auringon sijainti Linnunradassa sekä kotigalaksimme suuren mittakaavan rakenne ja koostumus. 

Tutkimuksesta kerrottiin EurekAlert!-sivustolla ja se on julkaistu Astrophysical Journal -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Adam Evans/CC BY 2.0