eso2010fi — Tutkimustiedote / Pasi Nurmi
Euroopan eteläisen observatorion Very Large Telescope eli
VLT-kaukoputken avulla tähtitieteilijät ovat havainneet kääpiögalaksissa
epävakaan massiivisen tähden katoamisen. Tutkijat arvelevat, että tämä voisi
viitata siihen, että tähti muuttui vähemmän kirkkaaksi ja osittain pölyn
peittämäksi. Vaihtoehtoinen selitys on se, että tähti romahti mustaksi aukoksi
ilman supernovaräjähdystä. ”Jos tämä on totta,”, ryhmänjohtaja ja
tohtoriopiskelija Andrew Allan Trinity College Dublinista Irlannista sanoi”niin tämä olisi ensimmäinen suora havainto tällaisesta hirviötähdestä, joka
päättää elämänsä tällä tavalla”.
Taiteilijan näkemys tähdestä ennen sen katoamista. Kuva ESO. |
Vuosina 2001—2011 eri tähtitieteilijäryhmät tutkivat
salaperäistä massiivista tähteä, joka sijaitsee Kinman nimisessä
kääpiögalaksissa. Heidän havaintonsa osoittivat sen olevan evoluutionsa
myöhäisessä vaiheessa. Allan ja hänen yhteistyökumppaninsa Irlannissa, Chilessä
ja Yhdysvalloissa halusivat saada lisätietoja siitä, kuinka hyvin massiiviset
tähdet lopettavat elämänsä. Kohde Kinman kääpiögalaksissa vaikutti
täydelliseltä kohteelta. Kun he suuntasivat ESO:n VLT:n kohti kaukaista
galaksia vuonna 2019, he eivät enää löytäneet merkkiäkään tähdestä. ”Sen sijaan
yllätyimme, kun saimme tietää, että tähti oli kadonnut!”, kertoo Allan, joka
johti 30.6.2020 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society -lehdessä julkaistua
tutkimusta tähdestä.
Noin 75 miljoonan valovuoden päässä Vesimiehen tähdistössä
sijaitseva Kinman kääpiögalaksi on liian kaukana tähtitieteilijöille, jotta sen
yksittäisiä tähtiä voitaisiin nähdä, mutta he pystyvät havaitsemaan epäsuoria
merkkejä joistakin tähdistä. Vuosina 2001—2011 galaksista tulevassa valossa oli
johdonmukaisia todisteita siitä, että galaksissa on ‘kirkas sininen
muuttujatähti’, joka on noin 2,5 miljoonaa kertaa Aurinkoa kirkkaampi.
Tämäntyyppiset tähdet ovat epävakaita, ja niiden spektrissä ja kirkkaudessa näkyy
satunnaisia dramaattisia muutoksia. Näiden muutosten seurauksena valovoimaiset
siniset muuttujat jättävät jälkeensä tiettyjä merkkejä, joita tutkijat voivat
tunnistaa. Nämä olivat kuitenkin poissa tutkimusryhmän vuonna 2019 keräämästä
datasta, jolloin he jäivät miettimään, mitä tähdelle oli tapahtunut. ”Olisi
erittäin epätavallista, että näin massiivinen tähti katoaisi tuottamatta
kirkasta supernovaräjähdystä”, Allan sanoi.
Kinman kääpiögalaksin sijainti Vesimiehen tähdistössä. Kuva ESO. |
Ryhmä käänsi ensimmäisen kerran ESPRESSO-instrumentin tähteä
kohti elokuussa 2019 käyttäen neljää VLT:n 8-metristä teleskooppia
samanaikaisesti. Mutta he eivät kuitenkaan löytäneet merkkejä aiemmin
valovoimaisesta tähdestä. Muutamaa kuukautta myöhemmin ryhmä kokeili myös ESO:n
VLT:ssä olevaa X-shooter- instrumenttia, mutta he eivät löytäneet taaskaan
jälkeäkään tähdestä.
”Olemme ehkä havainneet yhden paikallisen Universumin
massiivisimmista tähdistä häviävän hellästi yöhön”, tiimin jäsen Jose Groh,
myös Trinity College Dublinista, sanoi. ” Löytöämme ei olisi tehty ilman
tehokkaita ESO:n 8-metrin kokoluokan kaukoputkia ja ilman niiden ainutlaatuista
instrumentointia, sekä ilman nopeaa pääsyä näihin laitteisiin, mikä tuli
mahdolliseksi Irlannin äskettäin tekemän ESO:n liittymissopimuksen mukaisesti”.
Irlannista tuli ESO:n jäsenvaltio syyskuussa 2018.
Tämän jälkeen tutkimusryhmä tutki vanhempia data-aineistoja,
jotka kerättiin X-shooter ja UVES-instrumenteilla Chilen Atacaman autiomaassa
sijaitsevalla ESO:n VLT:llä ja muualla sijaitsevilla teleskooppeilla. ”ESO
Science Archive Facility-työkalun avulla pystyimme löytämään ja tutkimaan saman
kohteen tietoja vuosilta 2002 ja 2009”, kertoo tutkimukseen osallistunut Chilen
ESO:n henkilökunnan tähtitieteilijä Andrea Mehner. ”Vertailu vuoden 2002
korkean resoluution UVES-spektrin ja ESO:n uusimman korkean resoluution
spektrografin ESPRESSO:n vuonna 2019 saatujen havaintojen välillä oli erityisen
paljastavaa sekä tähtitieteellisessä mielessä että instrumentoinnin kannalta.”
Vanhat tiedot viittasivat siihen, että Kinman kääpiögalaksin
tähdellä olisi voinut olla käynnissä voimakas purkausjakso, joka
todennäköisesti päättyi joskus vuoden 2011 jälkeen. Tämän kaltaiset kirkkaat
siniset muuttujatähdet ovat alttiita jättimäisille purkauksille elämänsä
aikana, mikä aiheuttaa tähtien massahäviön äkillistä kasvua jolloin niiden
kirkkaus kasvaa dramaattisesti.
Tähtitieteilijät ovat havaintojensa ja malliensa perusteella
ehdottaneet kahta selitystä tähden katoamiselle ja supernovan puuttumiselle,
jotka myös liittyvät tähän mahdolliseen purkaukseen. Purkaus on saattanut
johtaa siihen, että kirkas sininen muuttujatähti on muuttunut vähemmän
valovoimaiseksi tähdeksi ympärillä olevan pölyn vaikutuksesta. Tutkimusryhmän
mukaan tähti on toisaalta saattanut romahtaa mustaksi aukoksi tuottamatta
supernovaräjähdystä [1]. Tämä olisi harvinainen tapahtuma. Nykyisen
käsityksemme mukaan suurin osa massiivisista tähdistä päättää elämänsä
supernovana.
Tähden kohtalon selvittäminen vaatii vielä tulevia
tutkimuksia. Vuonna 2025 toimintansa suunnitellusti aloittava ESO:n Extremely
Large Telescope eli ELT-kaukoputki pystyy erottamaan yksittäisiä tähtiä kaukaisissa
galakseissa, kuten Kinman kääpiögalaksissa ja tulee auttamaan tämän kaltaisien
kosmisten mysteerien ratkaisemisessa.
Huomautukset
[1] Tavallinen supernova syntyy massiivisen tähden ytimen
luhistuessa ensin neutronitähdeksi ja sen jälkeen mustaksi aukoksi, jos
luhistunutta massaa on riittävästi. Tähden
ulko-osat sinkoutuvat avaruuteen sokkiaaltojen vaikutuksesta. Avaruuteen
sinkoutunut aine säteilee voimakkaasti kaikilla sähkömagneettisen säteilyn
aallonpituuksilla: aluksi gammasäteilyä ja lopuksi radioaaltoina. Jos tähdellä (siniset ylijättiläiset) ei ole varsinaisen ytimen ulkopuolisia kerroksia (ne on menetetty tähden
aikaisemman historian aikana) tähden luhistuminen mustaksi aukoksi on
mahdollista ilman supernovaa. - KAK -