Lehdistötiedote

VLT selvitti tomumysteerin

Uudet havainnot paljastivat kuinka tähtipöly muodostuu supernovan ympärillä

9. heinäkuuta 2014

Tähtitieteilijäryhmä on kyennyt seuraamaan tähtipölyn valmistumista reaaliajassa — supernovaräjähdyksen jälkimainingeissa. He osoittivat ensimmäisinä, että nämä kosmiset tomutehtaat valmistavat tomuhiukkasensa kaksivaiheisessa prosessissa, joka alkaa pian räjähdyksen jälkeen ja jatkuu vuosia sen jälkeen. Tutkimusryhmä käytti ESOn Pohjois-Chilessä sijaitsevaa VLT-teleskooppia (Very Large Telescope) analysoidakseen supernovan SN2010jl valoa sen vähitellen himmentyessä. Uudet tutkimustulokset julkaistaan verkossa tiedejulkaisusarjassa Nature 9. heinäkuuta 2014.

Galaksien kosmisen tomun alkuperä on yhä arvoitus [1]. Tähtitieteilijät tietävät, että supernovat saattavat olla tomun pääasiallinen lähde, etenkin varhaisessa maailmankaikkeudessa, mutta on yhä epäselvää kuinka ja missä tomuhiukkaset tiivistyvät ja kasvavat. On myös epäselvää kuinka ne selviävät tuhoutumatta tähtiä muodostavan galaksin karussa ympäristössä. Nyt ESOn, Pohjois-Chilessä sijaitsevan Paranalin observatorion VLT-teleskoopin havainnot ovat kuitenkin nostamassa verhoa ensimmäistä kertaa.

Kansainvälinen tutkijaryhmä käytti X-shooter -spektrograafia havaitakseen nimellä SN2010jl tunnettua supernovaa — yhdeksän kertaa räjähdystä seuranneina kuukausina ja kymmenennen kerran 2.5 vuotta räjähdyksen jälkeen, sekä näkyvillä että lähi-infrapuna-alueen aallonpituuksilla [2]. Tämä epätavallisen kirkas supernova, joka on massiivisen tähden kuoleman seuraus, räjähdi pienessä galaksissa UGC 5189A.

"Yhdistämällä aineistoa yhdeksästä varhaisesta havaintojen sarjasta kykenimme tekemään ensimmäisen suoran mittauksen siitä kuinka supernovaa ympäröivä tomu absorboi valon eri aallonpituuksia," kertoo pääkirjoittaja Christa Gall Aarhusin yliopistosta, Tanskasta. "Tämän ansiosta saatoimme selvittää paljon aikaisemmin mahdollista enemmän tomusta.

Tutkimusryhmä havaitsi, että tomun muodostuminen alkaa pian räjähdyksen jälkeen ja jatkuu pitkään. Uudet havainnot paljastivat myös kuinka suuria tomuhiukkaset ovat ja mistä ne koostuvat. Nämä havainnot ovat askel eteenpäin hiljattain ALMA-teleskoopilla (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) saaduista tuloksista, jotka ensimmäisinä havaitsivat, että hiljattain räjähtänyt supernova on täynnä tuoreeltaan muodostunutta tomua kuuluisasta supernovasta 1987A (SN 1987A; eso1401).

Tutkimusryhmä havaitsi, että halkaisijaltaan millimetrin tuhannesosaa suuremmat tomuhiukkaset muodostuivat nopeasti tähteä ympäröivässä tiheässä materiassa. Vaikkakin yhä pikkuruisia ihmisen mittakaavassa, tämä on suuri kosmisen tomun hiukkaseksi ja hämmentävän suuri koko tekee niistä vastustuskykyisiä hajoittaville prosesseille. Se kuinka tomuhiukkaset saattoivat selvitä supernovajäännöksen rajussa ja tuhoavassa ympäristössä oli yksi ALMA-julkaisun pääasiallisista avoimista kysymyksistä Tämä tulos on nyt vastannut siihen — hiukkaset ovat oletettua suurempia.

"Havaintomme suurista hiukkasista pian supernovaräjähdyksen jälkeen tarkoittaa sitä, että täytyy olla nopea ja tehokas tapa muodostaa niitä," kertoi kanssakirjoittaja Jens Hjorth tanskalaisen Kööpenhaminan yliopiston Biels Bohr -instituutista ja jatkoi: "Me emme todellakaan tiedä kuinka tämä tarkalleen tapahtuu."

Tähtitieteilijät olettavat kuitenkin, että he tietävät missä uuden tomun on täytynyt muodostua: materiassa, jonka tähti vuosi avaruuteen jo ennen räjähtämistään. Supernovan shokkiaallon laajentuessa ulospäin se muodosti viileän, tiheän kaasukuoren — juuri sellaisen ympäristön, jossa tomuhiukkaset saattoivat saada alkunsa ja kasvaa.

Havaintojen tulokset viittaavat siihen, että toisessa vaiheessa — useiden satojen päivien jälkeen — tapahtuu kiihtyvää tomunmuodostusta liittyen supernovan avaruuteen sinkoamaan materiaan. Jos supernovassa SN2010jl havaittu tomunmuodostus jatkaa havaitulla linjalla, 25 vuotta supernovaräjähdyksen jälkeen tomun kokonaismassa on noin puolet Auringon massasta eli yhdenmukainen muissa supernovissa, kuten SN 1987A, havaittujen tomun määrien kanssa.

"Aikaisemmin tähtitieteilijät näkivät paljon tomua räjähdysten jälkeisissä supernovajäänteissä. He ovat kuitenkin myös löytäneet todisteita pienestä määrästä tomua, joka oikeastaan muodostuu supernovaräjähdyksissä. Nämä merkittävät uudet havainnot selittävät kuinka tämä näennäinen ristiriita voidaan ratkaista," esittää Christa Gall.

Lisähuomiot

[1] Kosminen tomu koostuu amorfisen hiilen ja silikaattirakeista — mineraaleista, joita löytyy runsaasti myös Maapallolta. Kynttilän noki on hyvin samankaltaista kosmisen hiilitomun kanssa, vaikkakin noen raekoko on vähintään kymmenen kertaa suurempi kuin kosmisten tomuhiukkasten tyypillinen raekoko.

[2] Tämän supernovan valo havaittiin ensimmäisen kerran vuonna 2010, kuten nähdään sen nimestä, SN 2010jl. Se on luokiteltu tyypin IIn supernovaksi. Tyypin II supernovat ovat seurausta vähintään kahdeksan Auringon massaisen suuren tähden rajusta räjähtämisestä. Tyypin IIn supernovassa alaluokka "n" tarkoittaa kapeaa ja sillä on kapeita vetyviivoja spektrissään. Nämä viivat ovat seurausta supernovan sinkoaman materian ja tähteä jo ennestään ympäröineen materian vuorovaikutuksesta.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa “Rapid formation of large dust grains in the luminous supernova SN 2010jl”, jonka kirjoittivat C. Gall et al. Julkaisu ilmestyy julkaisusarjassa Nature 9. heinäkuuta 2014.

Tutkimusryhmään kuuluvat Christa Gall (Institut for Fysik og Astronomi, Aarhus Universitet, Tanska; Dark Cosmology Centre, Niels Bohr -instituutti, Kööpenhaminan yliopisto, Tanska; Observational Cosmology Lab, NASA Goddard Space Flight Center, USA), Jens Hjorth (Dark Cosmology Centre, Niels Bohr -instituutti, Kööpenhaminan yliopisto, Tanska), Darach Watson (Dark Cosmology Centre, Niels Bohr -instituutti, Kööpenhaminan yliopisto, Tanska), Eli Dwek (Observational Cosmology Lab, NASA Goddard Space Flight Center, USA), Justyn R. Maund (Astrophysics Research Centre School of Mathematics and Physics Queen’s University Belfast, UK; Dark Cosmology Centre, Niels Bohr -instituutti, Kööpenhaminan yliopisto, Tanska; Department of Physics and Astronomy, University of Sheffield, UK), Ori Fox (Department of Astronomy, University of California, Berkeley, USA), Giorgos Leloudas (Oskar Klein Centre, Fysiikan laitos, Tukholman yliopisto, Ruotsi; Dark Cosmology Centre, Niels Bohr -instituutti, Kööpenhaminan yliopisto, Tanska), Daniele Malesani (Dark Cosmology Centre, Niels Bohr -instituutti, Kööpenhaminan yliopisto, Tanska) ja Avril C. Day-Jones (Departamento de Astronomia, Universidad de Chile, Chile).

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
• ALMA löysi supernovan tomutehtaan
• Lisätietoja X-Shooter -havaintolaitteesta
• Lisätietoja VLT-teleskoopista

Yhteystiedot

Christa Gall
Aarhus University
Denmark
Matkapuhelin: +45 53 66 20 18
Sähköposti: cgall@phys.au.dk

Jens Hjorth
Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen
Copenhagen, Denmark
Sähköposti: jens@dark-cosmology.dk

Richard Hook
ESO education and Public Outreach Department
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
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