Lehdistötiedote

Vähänatriuminen ruokavalio avain tähtien korkeaan ikään

Uudet VLT-teleskoopin havainnot aiheuttivat merkittävää päänsärkyä tähtiteorioille

29. toukokuuta 2013

Tähtitieteilijät olettavat Auringon kaltaisten tähtien puhaltavan suuren osan kaasukehäänsä avaruuteen elämänsä lopulla. ESO:n VLT-teleskoopilla tehdyt uudet havainnot valtavasta tähtijoukosta ovat kuitenkin osoittaneet — vastoin kaikkia odotuksia — että pääosa tutkituista tähdistä ei päätynyt tähän vaiheeseen missään elämänsä vaiheessa. Kansainvälinen tutkimusryhmä huomasi, että natriumin määrästä tähdissä voi ennustaa hyvin kuinka ne päättävät elämänsä.

Monien vuosien ajan kuviteltiin tavan, jolla tähdet kehittyvät ja päättävät elämänsä, olevan hyvin ymmärretty. Yksityiskohtaiset tietokonesimulaatiot ennustivat, että Auringon massaisilla tähdillä olisi elämänsä lopulla asymptoottiseksi jättiläishaaraksi (AGB) kutsuttu vaihe [1] niiden käydessä läpi lopullista ydinfuusio-purkaustaan ja puhaltaessaan avaruuteen suuren osan massastaan kaasuna ja tomuna.

Tämä pois heitetty materiaali [2] muodostaa seuraavan sukupolven tähtiä ja tämä materian menettämisen ja uudelleensyntymän kiertokulku on elintärkeää selittämään maailmankaikkeuden kehittyvää kemiaa. Tämä tapahtumasarja tarjoaa myös planeettojen muodostumisen tarvitsemaa materiaalia sekä peräti orgaanisen elämän vaatimia raaka-aineita.

Australialaisen tähtiteoria-asiantuntijan, Melbournen Monashin yliopiston astrofysiikan keskuksen Simon Campbellin kolutessa löytämiään vanhoja papereita hän löysi kuitenkin houkuttelevia ehdotuksia siitä, että jotkin tähdet eivät kenties seuraisi sääntöjä ja saattaisivat hypätä tyystin AGB-vaiheen yli. Hän jatkaa tarinan käsittelyä:

"Tähtiä mallintavalle tiedemiehelle tämä ehdotus oli järjetön! Malliemme mukaan kaikki tähdet käyvät läpi AGB-vaiheen. Tarkistin huolellisesti kaikki vanhat tutkimukset, mutta totesin, että tätä ei oltu kunnolla tutkittu. Päätin tutkia itse, huolimatta vähäisestä havaintokokemuksestani."

Campbell ja hänen tutkimusryhmänsä käyttivät ESO:n VLT-teleskooppia (Very Large Telescope) hyvin huolelliseen eteläisen taivaan Riikinkukon tähdistön (Pavo) pallomaisen tähtijoukon NGC 6752 tähdistä tulevan valon tutkimiseen. Tämä valtava muinaisten tähtien pallo pitää sisällään sekä ensimmäisen sukupolven tähtiä että hieman myöhemmin muodostuneita toisen sukupolven tähtiä [3]. Nämä kaksi sukupolvea voidaan erottaa toisistaan sisältämänsä natriumin määrän perusteella. Tämä on jotakin sellaista, jonka mittaamiseen voidaan käyttää hyvin korkealaatuista VLT-havaintoaineistoa.

"FLAMES, VLT-teleskoopin usean kohteen suuren resoluution spektrograafi oli ainoa havaintolaite, joka kykeni tarjoamaan meille korkealaatuista havaintoaineistoa 130 tähdestä kerrallaan. Sen avulla pystyimme myös havaitsemaan suurta osaa pallomaisesta tähtijoukosta kerrallaan," lisää Campbell.

Tulokset olivat yllätys — kaikki tutkitut AGB-tähdet olivat ensimmäisen sukupolven tähtiä, joilla oli vähäinen määrä natriumia eikä yksikään runsas-natriuminen toisen sukupolven tähti ollut muuttunut AGB-tähdeksi. Jopa 70% tähdistä ei käynyt läpi lopullista ydinpalamisen ja materian menettämisen vaihetta [4] [5].

"Vaikuttaa siltä, että tähdillä pitää olla vähä-natriuminen "ruokavalio", jotta ne saavuttavat AGB-vaiheen vanhalla iällään. Tämä havainto on tärkeä useasta syystä. Nämä tähdet ovat pallomaisten tähtijoukkojen kirkkaimpia tähtiä, joten kirkkaimpia tähtiä on 70% vähemmän kuin teoria ennustaa. Se tarkoittaa myös sitä, että tietokonemallimme tähdistä ovat keskeneräisiä ja ne täytyy korjata!", päättää Campbell.

Tutkimusryhmä odottaa, että samanlaisia tuloksia saadaan muista tähtijoukoistaja jatkohavainnot ovat suunniteltavna.

Lisähuomiot

[1] AGB-tähtien outo nimi tulee niiden sijainnista Hertzsprungin-Russellin diagrammassa, joka on tähtien kirkkauksia niiden väreihin vertaava kaavio.

[2] Lyhyen aikaa tämän ulos singonneen materiaalin valaisee tähdestä tuleva voimakas ultraviolettisäteily. Se muodostaa planetaarisen sumun (ks. esimerkiksi eso1317).

[3] Vaikka kaikki tähdet pallomaisessa tähtijoukossa muodostuivat jokseenkin samanaikaisesti, tiedetään nyt hyvin, että nämä järjestelmät eivät ole niin yksinkertaisia kuin aikaisemmin kuviteltiin. Yleensä ne käsittävät vähintään kaksi tähtipopulaatiota, joilla on erilainen hiilen, typen ja - olennaista tämän tutkimuksen kannalta - natriumin kaltaisten keveiden alkuaineiden koostumus.

[4] AGB-vaiheen ohittavien tähtien uskotaan kehittyvän suoraan helium valkoisiksi kääpiöiksi ja vähitellen jäähtyvän useiden miljardien vuosien aikana.

[5] Natriumin itsensä ei ajatella olevan syy erilaiseen käyttäytymiseen, vaan sen täytyy liittyä vahvasti varsinaiseen syyhyn, joka on yhä mysteeri.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa “Sodium content as a predictor of the advanced evolution of globular cluster stars”, kirjoittajinaan Simon Campbell et al. Tutkimusjulkaisu ilmestyy julkaisusarjassa Nature 29. toukokuuta 2013.

Tutkimusryhmään kuuluvat Simon W. Campbell (Monash University, Melbourne, Australia), Valentina D’Orazi (Macquarie University, Sydney, Australia; Monash University), David Yong (Australian National University, Canberra, Australia [ANU]), Thomas N. Constantino (Monash University), John C. Lattanzio (Monash University), Richard J. Stancliffe (ANU; Universität Bonn, Saksa), George C. Angelou (Monash University), Elizabeth C. Wylie-de Boer (ANU), Frank Grundahl (Aarhusin yliopisto, Tanska).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 15 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, vallankumouksellisen ALMA-teleskoopin eurooppalainen yhteistyökumppani. Parhaillaan ESO suunnittelee 39-metrin kokoista optisen/lähi-infrapuna-alueen European Extremely Large -teleskooppia (E-ELT) josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu
• Valokuvia VLT-teleskoopista
• ESO:n kuvia planetaarisista sumuista

Yhteystiedot

Simon Campbell
Monash University
Melbourne, Australia
Puh.: +61 3 9905 4454
Sähköposti: simon.campbell@monash.edu

John Lattanzio
Monash University
Melbourne, Australia
Puh.: +61 3 9905 4428
Sähköposti: john.lattanzio@monash.edu

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

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