Lehdistötiedote

Auringonkaltaisten tähtien oudot kirkkausvaihtelut: arvoitus syvenee

Tähtitieteilijät tunnustavat Sokrateen tavoin tietämättömyytensä

7. joulukuuta 2009

ESOn VLT-teleskoopilla (Very Large Telescope) tehty laaja tutkimus mutkistaa auringonkaltaisten tähtien arvoitusta entisestään. Noin kolmasosassa auringonkaltaisista tähdistä ilmenee elinkaaren loppupuolella epätavallisia, vuoden kerrallaan kestäviä kirkkausvaihteluita. Tähtitieteilijät ovat viime vuosikymmenten aikana esittäneet ilmiölle useita mahdollisia selityksiä. Uudet, tarkat havainnot kuitenkin kyseenalaistavat ne kaikki. Arvoitus vain syvenee. Sopivan selityksen etsintä jatkuu yhä.

”Tähtitieteilijöille ei tällä kertaa ole luvassa uusia valonpilkahduksia. Saimme valmiiksi tähän saakka kattavimman havaintosarjan tämän luokan auringonkaltaisista tähdistä. Havainnot osoittavat kiistatta, että mikään tähtien epätavalliselle käyttäytymiselle tähän mennessä annetuista selityksistä ei vain toimi”, sanoo Mount Stromlon observatoriossa Australiassa työskentelevä Christine Nicholls, joka on tutkimuksen tuloksista raportoivan artikkelin pääkirjoittaja.

Ryhmän tutkima arvoitus on alun perin peräisin 1930-luvulta ja koskee noin kolmasosaa Linnunradan ja muiden galaksien auringonkaltaisista tähdistä. Kaikki massaltaan Aurinkoa vastaavat tähdet muuttuvat elinkaarensa lopulla punaisiksi, jäähtyneiksi ja erittäin suuriksi tähdiksi vähän ennen kutistumistaan valkoisiksi kääpiöiksi. Näiden punaisina jättiläisinä tunnettujen ikääntyneempien tähtien kirkkaudessa ilmenee hyvin voimakkaita vaihteluita, jotka esiintyvät jopa parin vuoden mittaisina jaksoina.

”Vaihtelujen ajatellaan johtuvan tähden sykkimiseksi kutsutusta ilmiöstä. Yksinkertaistaen sanottuna jättiläistähti paisuu ja kutistuu siten, että se muuttuu säännöllisin välein kirkkaammaksi ja himmeämmäksi. Kolmasosassa näistä tähdistä on kuitenkin havaittavissa myös muunlaisia – jopa viiden vuoden mittaisia – jaksottaisia vaihteluja, joille ei löydy selitystä”, Nicholls jatkaa.

Tähtitieteilijät tarkkailivat galaktisen naapurimme Suuren Magellanin pilven 58:aa tähteä yli kahden ja puolen vuoden ajan saadakseen selville tämän sekundaarisen piirteen alkuperän. Tutkimusryhmä yhdisti ESOn VLT-teleskooppiin liitetyllä korkean erotuskyvyn FLAMES/GIRAFFE-spektrografilla saamansa spektrit muista teleskoopeista [1] saatuihin kuviin. Tulokseksi kertyi vaikuttava kokoelma näiden vaihtelevien tähtien ominaisuuksia valottavaa aineistoa.

Laajat aineistot, kuten Nichollsin kollegoineen nyt keräämä, auttavat kaventamaan teoreetikkojen kosmiseen arvoitukseen tarjoamien selitysten kirjoa. Tällä kertaa havainnot ovat kuitenkin yhteensopimattomia kaikkien aiempien mallien kanssa. Vilkkaasti keskusteltu kysymys joudutaan ottamaan jälleen uuden tarkastelun kohteeksi. Tutkimuksen ansiosta tähtitieteilijät ovat nyt tietoisia ainakin omasta tietämättömyydestään – minkä Sokrateen kerrotaan sanoneen olevan kaiken tiedon alku.

”Koottu aineisto osoittaa, että sykkiminen on erittäin epätodennäköinen selitys muulle vaihtelulle. Toinen mahdollinen kirkkausvaihteluja synnyttävä mekanismi on se, että tähti itse liikkuu kaksoisjärjestelmässä. Tekemämme havainnot ovat kuitenkin vahvasti ristiriidassa myös tämän hypoteesin kanssa”, sanoo tutkimusryhmää johtanut Peter Wood.

Ryhmä havaitsi lisätutkimusten perusteella, että mikä selittämättömien vaihtelujen syy sitten onkin, se saa myös aikaan sen, että jättiläistähdistä sinkoutuu massaa möhkäleinä tai laajenevana kiekkona. ”Arvoitus on niin kimurantti, että sen ratkaisemiseen tarvittaisiin Sherlock Holmesin apua”, Nicholls toteaa.

Lisähuomiot

[1] Australiassa ja Chilessä sijaitsevien teleskooppien MACHO- ja OGLE-koejärjestelyjen yhteydessä tehtiin tarkkoja kirkkausmittauksia. OGLE-havainnot tehtiin samaan aikaan VLT-havaintojen kanssa.

Lisätietoa

Hankkeen tutkimustuloksia on esitelty kahdessa artikkelissa, joista toinen on ilmestynyt Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  -lehden marraskuun numerossa (“Long Secondary Periods in Variable Red Giants”, C. P. Nicholls et al.) ja toinen äskettäin Astrophysical Journal -lehdessä (“Evidence for mass ejection associated with long secondary periods in red giants”, P. R. Wood & C. P. Nicholls).

Tutkimusryhmään kuuluvat Christine P. Nicholls ja Peter R. Wood (Tähtitieteen ja astrofysiikan tutkijakoulu, Australian kansallinen yliopisto), Maria-Rosa L. Cioni (Astrofysiikan tutkimuskeskus, Hertfordshiren yliopisto, Englanti) ja Igor Soszyński (Varsovan yliopiston observatorio).

ESO (European Southern Observatory, Euroopan eteläinen observatorio) on tähtitieteen keskeinen eurooppalainen hallitustenvälinen organisaatio. Se on tuottavuudella mitattuna maailman johtava tähtitieteellinen observatorio. Sen toimintaa tukee 14 maata: Alankomaat, Belgia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekki. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maassa sijaitsevien tutkimusvälineiden kehittämiseen, rakentamiseen ja toimintaan. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä tärkeitä tieteellisiä havaintoja. ESOlla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen ja kansainvälisen yhteistyön edistämisessä. ESOlla on Chilessä kolme huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESOlla on Paranalissa VLT-teleskooppi (Very Large Telescope). Se on maailman kehittynein näkyvän valon aallonpituuksia havainnoiva tähtitieteellinen observatorio. ESO on maailman suurimman tähtitieteen alan projektin, täysin uudenlaisen ALMA-teleskoopin, eurooppalainen yhteistyökumppani. ESO suunnittelee 42-metristä E-ELT-teleskooppia (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope, eurooppalainen erittäin suuri optinen/lähi-infrapuna-alueen teleskooppi), josta tulee maailman suurin tähtitaivasta tarkkaileva silmä.

Linkit

• Tutkimusartikkelit: http://arxiv.org/abs/0907.2975 ja http://arxiv.org/abs/0910.4418

Yhteystiedot

Christine Nicholls
Mount Stromlo Observatory
Australia
Puh.: +61-2-6125 0222
Sähköposti: Nicholls@mso.anu.edu.au

Peter Wood
Mount Stromlo Observatory
Australia
Puh.: +61-2-6125 8032
Sähköposti: wood@mso.anu.edu.au

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media