pintalämpötila

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

Miksi kuumat tähdet ovat niin kuumia?

Ke, 06/24/2015 - 16:12 Markus Hotakainen

Aurinko on keskivertotähti, jonka pintalämpötila on noin 5 500 celsiusastetta. Siniset jättiläistähdet leimuavat yli 10 000 asteen lämpötilassa, mutta sekään ei ole vielä mitään verrattuna tiheiden tähtijoukkojen keskustoissa loistaviin kaasupalloihin.

Vaikka näillä oudoilla sinisillä tähdillä on massaa vain puolet Auringon massasta, ne ovat kymmenen kertaa kuumempia: pintalämpötila on siis liki 60 000 astetta.

Tähän saakka on ollut arvoitus, miten niin pienimassaiset tähdet voivat olla niin kuumia ja kirkkaita. Kansainvälinen tutkijaryhmä on nyt selvittänyt syyn kummaan käytökseen.

Tähdet ovat kehittyneet tavallisuudesta poikkeavalla tavalla nopean pyörimisen seurauksena. Vinha pyörimisliike puolestaan johtuu tähtien syntyvaiheiden mullistuksista.

 

Tähtitieteilijät pääsivät ratkaisun jäljille tarkastellessaan pallomaisen tähtijoukon, Omega Centaurin, sisäosien tähtiä ja niiden ominaisuuksia. Tähtijoukot ovat otollisia tähtien kehitystä koskevan tutkimuksen kannalta, sillä niiden tähdet syntyvät samaan aikaan, mutta kehittyvät vaihtelevan massansa mukaan eri tahtiin.

Tai näin on luultu. Omega Centaurin kaikki 10 miljoonaa tähteä eivät olekaan samanikäisiä. "Sinisten tähtien täytyy olla toista sukupolvea", toteaa tutkimusryhmään kuulunut Aaron Dotter

Kun tähti tiivistyy kaasu- ja pölypilvestä, sen ympärille muodostuu ionisoituneesta kaasusta koostuva litteä kiekko. Tähden magneettikenttä lukkiutuu kaasukiekkoon, joka vähitellen hidastaa tähden alkujaan nopeaa pyörimisliikettä. Siksi esimerkiksi Auringon pyörähdysaika on melkein kuukausi.

"Kun tällainen tähti on muodostunut miljardeja vuosia sitten tähtijoukon tiheässä keskustassa, toinen tähti on törmännyt sitä ympäröineeseen kaasukiekkoon ja hajottanut sen", kertoo toinen ryhmän jäsen Antonino Milone.

 

Silloin tähden pyörimisliike ei hidastukaan, vaan se päinvastoin kiihtyy, kun tähteen kertyy lisää ainetta. Nopea pyöriminen vaikuttaa tähden myöhempään kehitykseen, sillä se kuluttaa vetyä hitaammin: sitä riittää yli kymmeneksi miljardiksi vuodeksi.  

Kun vety on vähissä, fuusioreaktiot alkavat käyttää heliumia. Tähden lämpötila nousee, mutta nyt tutkituilla sinisillä tähdillä se nousee tavallistakin enemmän. Muista tähdistä poikkeavan kehityksen seurauksena tähden ydin on massiivisempi ja se säteilee huomattavasti voimakkaammin kuin samassa kehitysvaiheessa olevat tavalliset tähdet.

Tutkimuksesta kerrottiin Australian kansallisen yliopiston uutissivuilla ja se on julkaistu Nature-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuvat: ESO/INAF-VST/OmegaCAM (tähtijoukon keskusalueet), Hubble Space Telescope/NASA (Omega Centauri), Marco Galliani/INAF (tähti ja kaasukiekko)