suuri magellanin pilvi

Aurinko kuin kirppu: Hubble kuvasi jättiläistähtiä

To, 03/17/2016 - 19:39 Markus Hotakainen
R136

R136 on avoin tähtijoukko naapurigalaksissamme Suuressa Magellanin pilvessä. Sen sisuksissa lymyää yli 100 kertaa Aurinkoa massiivisempia tähtiä.

Tähtijoukolla on läpimittaa vain muutamia valovuosia ja se sijaitsee Tarantella-sumussa. Etäisyyttä sillä on 170 000 valovuotta, joten ihan lähitähdistä ei ole kyse.

Yhdistämällä Hubble-avaruusteleskoopin näkyvän valon kameralla ja spektrografilla tehdyt havainnot tutkijat ovat saaneet selvitettyä, millaisista tähdistä joukko koostuu. Jo aiemmin on tiedetty, että voimakkaasti ultraviolettialueella (kuva alla) säteilevät tähdet ovat suuria, mutta nyt selvisi niiden todellinen koko ja runsaus.

 

 

Joukossa on tusinoittain tähtiä, joiden massa on yli 50-kertainen Aurinkoon verrattuna, mutta niiden lisäksi siihen kuuluu yhdeksän jättiläistä, jotka ovat vielä tuplasti massiivisempia: Aurinkoon verrattuna yli satakertaisia. Niiden yhteenlaskettu kirkkaus on noin 30 miljoonaa kertaa suurempi kuin Auringon.

Paul Crowther ryhmineen totesi jo vuonna 2010, että R136-joukossa on neljä tähteä, joiden massa on yli 150-kertainen Aurinkoon verrattuna. Nyt siis löytyi viisi lisää, jotka ovat yli 100 kertaa Aurinkoa massiivisempia. Toistaiseksi ei tiedetä, miten näin massiivisia tähtiä voi syntyä.

"On esitetty, että nämä hirviöt olisivat tulosta pienempien lähekkäisten kaksoistähtien sulautumisesta yhteen. Sillä perusteella, mitä tiedämme tällaisista massiivisista sulautumisista, ne eivät voi selittää kaikkia R136:n massiivisia tähtiä, joten ilmeisesti sellaisia tähtiä voi syntyä normaalin tähtien syntyprosessin seurauksena", arvelee tutkimuksessa mukana ollut Saida Caballero-Nieves.

Tähtijoukko on nuori eikä sen jäsenille ennusteta kovin pitkää ikää. Jättiläistähdet syytävät ainetta avaruuteen Maan massan verran kuukaudessa, joten ne kutistuvat kaiken aikaa. 

Massanmenetys ei kuitenkaan ole syy niiden lyhytikäisyyteen, vaan suuri massa: mitä isompi tähti, sitä kiivaammin se kuluttaa käytettävissä olevaa fuusioreaktioiden "polttoainetta". Näiden jättiläisten elinajanodote on vain pari miljoonaa vuotta.

Tutkimuksesta kerrottiin Hubblen uutissivuilla ja se julkaistaan Monthly Notices of the Royal Astronomical Society -tiedelehdessä.

Kuvat: NASA/ESA/P. Crowther (University of Sheffield); ESA/Hubble/NASA/K.A. Bostroem (STScI/UC Davis) [ultraviolettikuva]

 

 

Supernovaräjähdys 1987A oli oudon toispuoleinen

Pe, 05/08/2015 - 12:32 Jarmo Korteniemi
Kuva: NASA/JPL-Caltech/UC Berkeley

Supernovaräjähdys 1987A vaikuttaa olleen erittäin toispuoleinen. NASAn NuSTAR-teleskoopin havaintojen mukaan suurin osa tähden räjähtäneistä ulko-osista kiitää meistä poispäin huimaa 720 kilometrin sekuntivauhtia (2,6 milj. km/h). Tästä voidaan päätellä, että tähden entinen ydin (olipa se sitten nykyisin neutroni- tai kvarkkitähti tai musta aukko) on Newtonin lain mukaan matkalla vastakkaiseen suuntaan.

1987A räjähti Suuressa Magellanin pilvessä 168000 valovuoden päässä, ja näkyi Maassa vuonna 1987. Se on toistaiseksi meitä lähin modernina aikana sattunut supernovaräjähdys, ja sitä on seurattu intensiivisesti koko kehityskaaren ajan.

NuSTARin uudet havainnot perustuvat titaanin isotoopin, Ti-44:n, erittäin tarkkaan kartoitukseen. Ainetta syntyy juuri supernovaräjähdyksen keskiössä, joten sen jakautuminen myös näyttää minkä muotoinen tähden hajoittanut räjähdys oli, ja kuinka räjähdys suuntautui. Aineen liikesuunta saadaan selville säteilyn dopplersiirtymästä.

Jutun lähteenä oleva tiedote ei kuitenkaan kerro, onko Ti-44 -pilven huimasta nopeudesta jo poistettu tähden aiempi ominaisliike. Tiedote ei myöskään ota kantaa siihen, että räjähdyksessä jäljelle jäänyttä neutronitähteä (tai mikä se onkin) ei ole ikinä havaittu. Tulkinta lienee kuitenkin ainakin jossain määrin pitävä, sillä tutkimus julkaistiin torstaina 8.5. tiedelehti Sciencessa.

Kuinka tähti voi räjähtää sillä tavoin?

Koska tähdet ovat suuressa mittakaavassa varsin symmetrisiä kappaleita, räjähdyksen suuntautuminen on periaatteessa varsin outoa. Tutkijat uskovat kuitenkin keksineensä selityksen.

Yksinään elelevän suuren tähden kuollessa tapahtuu II-tyypin supernova. Sellaisia räjähdyksiä on jo pitkään arveltu epäsymmetrisiksi, mutta mallit ovat kaivanneet tuekseen myös havaintoja todellisesta maailmasta. Aiemmin tähän suuntaan vihjanneet havainnot ovat olleet varsin monitulkintaisia, ja ne on voitu selittää vaikkapa tähden ympäristön olosuhteilla. NASAn mukaan NuSTARin Ti-44 -havainnot ovat kuitenkin yksiselitteisiä. Koska aineen puoliintumisaika on vain vaivaiset 85 vuotta, kyse ei juuri voi olla muusta kuin räjähdyksessä syntyneestä tavarasta. Sillä ei voi olla mitään muuta lähdettä.

Viime vuonna NuSTAR todisti myös toisen supernovan (Cassiopeia A:n) olleen hieman toispuoleinen, muttei mitään verrattuna 1987A:n luokkaan. Yhdessä nämä tulokset antavat tutkijoiden mukaan ymmärtää, että epäsymmetrisyys voikin olla aivan perustavaa laatua oleva piirre kakkostyypin supernovissa.

Artikkelin pääkirjoittaja Steve Boggs Kalifornian yliopistolta Berkeleystä selventää syitä epäkeskoon posaukseen: "Tähdet ovat toki pallomaisia kappaleita, mutta ilmeisesti niiden ydin muuttuu kuolinprosessissa turbulenttiseksi. Se kuohuu ja loiskuu viimeisten sekuntien aikana voimakkaasti. Juuri ytimen heiluminen johtaa epäsymmetrisiin räjähdyksiin."

Jää nähtäväksi, onko 1987A vain poikkeus, vai lieneekö se oletusten mukainen tyyppiesimerkki erityisen vinksahtaneista räjähdyksistä.

1987A:n kuvaa hallitsee nykyään kolme laajaa kirkasta rengasta. Ne koostuvat tähdestä ennen räjähdystä irronneesta materiasta, joka tuli näkyväksi ionisoiduttuaan räjähdyksestä tulleesta säteilyannoksesta. Vuonna 2001 sisimmän renkaan kirkkaus alkoi lisääntyä entisestään, kun räjähdyspilvi sai sen viimein kiinni.

1987A:n paikalla oli aiemmin sininen superjättiläistähti, jonka massa oli Aurinkoon verrattuna noin 20-kertainen.

Hätääntyneille tiedoksi: Löytö ei missään nimessä tarkoita, että 1987A:n ytimen jäänne syöksyisi juuri tännepäin, kohti Aurinkokuntaa. Tutkimuksessa ei perehdytty lainkaan liikkeen sivuttaiskomponenttiin, jota eittämättä on ainakin hitusen. Ja näin pitkällä etäisyydellä sekin riittää paremmin kuin hyvin.

Lähteenä käytetty NuSTAR-teleskooppia operoivan Jet Propulsion Laboratoryn tiedotetta.