tähtienvälinen aine

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

 

 

Vauhdikkaat tähdet synnyttävät infrapuna-aaltoja

To, 01/07/2016 - 16:18 Markus Hotakainen
Kosmisia iskuaaltoja

Linnunradan nopeimpia tähtiä etsitään nyt infrapuna-alueen avaruusteleskooppien havainnoista. Vauhdilla liikkuvat tähdet saavat aikaan iskuaaltoja, joiden kuumentama aine lähettää lämpösäteilyä. 

Ensimmäiset tähtien synnyttämät iskuaallot löydettiin jo 1980-luvulla IRAS-infrapunasatelliitin (InfraRed Astronomical Satellite) avulla. Tuoreempia havaintoja on tehty Spitzer- ja WISE-avaruusteleskoopeilla (Wide-field Infrared Survey Explorer).

Kaksi vasemmanpuoleista kuvaa on otettu Spitzer-avaruusteleskoopilla, oikeanpuoleisin WISE-teleskoopilla. Kuvissa iskuaallot näkyvät punaisina, tähtienvälinen pöly vihreinä haituvina ja tähdet sinisinä.

Kuvissa näkyvät tähdet ovat 8–30 kertaa Aurinkoa massiivisempia. WISE-teleskoopin kuvassa on itse asiassa kaksi tähteä, joista kumpikin on saanut aikaan kosmisen iskuaallon.

Kun massiivinen tähti liikkuu avaruudessa suurella nopeudella, sen edellä harva tähtienvälinen aine puristuu kasaan: syntyy iskuaalto, joka saa aineen kuumenemaan. Muutoin hyvin hankalasti havaittava kaasu ja pöly säteilee silloin voimakkaasti infrapuna-alueella.

"Jotkut tähdet saavat lentävän lähdön, kun niiden seuralaistähti räjähtää supernovana, jotkut sinkoutuvat ulos tiheistä tähtijoukoista", listaa William Chick Wyomingin yliopistosta Laramiesta. 

Esimerkiksi Zeta Ophiuchi, 20 kertaa Aurinkoa massiivisempi tähti, kyntää avaruutta 24 kilometrin sekuntinopeudella. Siitä lähtee suurella nopeudella etenevä tähtituuli, joka törmää sen kulkureitillä olevaan aineeseen.

Spitzer- ja WISE-arkistoista on löytynyt yli 200 utumaista kaarta, jotka viittaavat kosmiseen iskuaaltoon. Niistä 80 päätyi tarkempaan tutkimukseen, joka tehtiin Wyomingin infrapunaobservatoriossa. Useimmat kaaret osoittautuivat merkeiksi massiivisista, suurella nopeudella liikkuvista tähdistä. 

"Iskuaaltojen avulla pystymme löytämään massiivisia tähtiä, jotka ovat karkumatkalla", toteaa Henry "Chip" Kobulnicky. "Ne ovat kuin laboratorioita, joissa voidaan tutkia massiivisia tähtiä ja etsiä vastauksia niiden kehitystä ja kohtaloa koskeviin kysymyksiin."

Infrapunahavainnoista kerrottiin NASAn uutissivuilla

Kuva: NASA/JPL-Caltech/University of Wyoming