Lehdistötiedote

ALMA löysi kummallisen kemian tähtikotelon

Ensimmäinen lajiaan Linnunradan ulkopuolella

29. syyskuuta 2016

Japanilainen tähtitieteilijäryhmä on löytänyt ALMA-teleskooppia käyttäen kuuman ja tiheän monimutkaisten molekyylien massan, joka koteloi vastasyntynyttä tähteä. Tämä ainutkertainen kuuma molekyyliydin on ensimmäinen lajiaan, joka on havaittu Linnunradan ulkopuolelta. Sillä on hyvin erilainen molekyylikokoonpano verrattuna vastaavanlaisiin kohteisiin omassa galaksissamme. Tämä on houkutteleva vihje siitä, että kautta maailmankaikkeuden esiintyvä kemia saattaa olla paljon aikaisemmin oletettua monipuolisempaa.

Ryhmä japanilaisia tutkijoita on käyttänyt ALMA-teleskoopin (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) tehokkuutta havaitakseen nimellä ST11 [1] tunnettua massiivista tähteä naapurigalaksissamme, Suuressa Magellanin pilvessä (LMC). He havaitsivat säteilyä useasta molekylaarisesta kaasusta. Ne antoivat ymmärtää, että tutkimusryhmä oli havainnut keskitetyn alueen kuumaa ja tiheää molekylaarista kaasua hiljattain syttyneen tähden ST11 ympärillä. Tämä oli todiste, että he olivat löytäneet jotakin, mitä ei ennen ollut nähty Linnunradan ulkopuolelta: kuuman molekyyliytimen [2].

Japanilaisen Tohokun yliopiston tähtitieteilijä ja tutkimusjulkaisun pääkirjoittaja Takashi Shimonishi intoili: "Tämä on ensimmäinen ekstragalaktisen kuuman molekyyliytimen havainto ja osoittaa uuden sukupolven teleskooppien suuret valmiudet tutkia Linnunradan ulkopuolisia astrokemiallisia ilmiöitä."

ALMA:n havainnot paljastivat, että tällä hiljattain löydetyllä ytimellä LMC:ssä on hyvin erilainen koostumus vastaavanlaisiin Linnunradasta löydettyihin kohteisiin verrattuna. LMC:n ytimen huomattavimmat kemialliset piirteet käsittävät rikkidioksidin, typpioksidin ja formaldehydin kaltaisia tuttuja molekyylejä kaikkialla läsnä olevan tomun ohella. Useat orgaaniset yhdisteet, mukaanlukien yksinkertaisin alkoholimolekyyli metanoli, esiintyivät silmiinpistävän alhaisina pitoisuuksina vast'ikään löydetyssä kuumassa molekyyliytimessä. Sitä vastoin Linnunradan ytimissä on havaittu laaja valikoima monimutkaisia orgaanisia molekyylejä, mukaanlukien metanolia ja etanolia.

Takashi Shimonishi selittää: "Havainnot antavat ymmärtää, että tähtiä ja planeettoja muodostavien materiaalien molekyylikoostumukset ovat paljon odottamaamme monipuolisempia."

LMC:llä on alhaisina pitoisuuksina muita alkuaineita kuin vetyä ja heliumia [3]. Tutkimusryhmä esittää, että tämä hyvin erilainen galaktinen ympäristö on vaikuttanut vastasyntyneen tähden ST11 ympäristössä esiintyviin molekyylejä muodostaviin prosesseihin. Tämä saattaisi selittää havaitut eroavuudet kemiallisissa koostumuksissa.

Ei vielä ole selvää esiintyykö muiden galaksien molekyyliytimissä Linnunradassa havaittuja suuria, monimutkaisia molekyylejä. Monimutkaiset orgaaniset molekyylit ovat erityisen mielenkiinnon kohteena, koska jotkin niistä liittyvät avaruudessa muodostuviin prebioottisiin molekyyleihin. Tämä vast'ikään havaittu kohde yhdessä lähimmistä naapurigalakseistamme on erinomainen kohde auttamaan tähtitieteilijöitä selvittämään asiaa. Se nostaa esiin myös uuden kysymyksen: kuinka galaksien kemiallinen monimuotoisuus vaikuttaa ekstragalaktisen elämän kehittymiseen?

Lisähuomiot

[1] ST11:n koko nimi on 2MASS J05264658-6848469. Tämä kiehtovasti nimetty nuori massiivinen tähti on määritetty nuoreksi tähtikohteeksi (YSO englanninkielisen termin mukaan). Vaikka se tällä hetkellä näyttää yksittäiseltä tähdeltä, on mahdollista, että se osoittautuu tiiviiksi tähtijoukoksi tai mahdollisesti usean tähden järjestelmäksi. Se oli tutkimusryhmän havaintojen kohteena ja heidän tuloksensa johtivat oivallukseen, että ST11 on kuuman molekyyliytimen verhoama.

[2] Kuumien molekyyliytimien tulee olla (suhteellisen) pieniä läpimittanaan alle 0.3 valovuotta. Niiden tiheyden tulee olla vähintään tuhat miljardia (1012) molekyyliä kuutiometriä kohden (paljon Maan ilmakehää alempi, mutta korkea tähtienvälisessä avaruudessa). Lisäksi niiden tulee olla lämpimiä eli vähintään –173 astetta Celsiusta. Näin ne ovat ainakin 80 Celsius-astetta lämpimämpiä kuin normaalit molekyylipilvet, huolimatta samankaltaisesta tiheydestä. Nämä kuumat ytimet muodostuvat varhain massiivisten tähtien kehityksen aikana ja ne ovat avainasemassa avaruuden monimutkaisten kemikaalien muodostumisessa.

[3] Tähden lakattua fuusioimasta vetyä heliumiksi siinä tapahtuvat fuusioreaktiot tuottavat raskaampia alkuaineita. Nämä raskaammat alkuaineet sinkoavat avaruuteen, kun massiivinen kuoleva tähti räjähtää supernovana. Siten maailmankaikkeutemme ikääntyessä raskaiden alkuaineiden pitoisuudet ovat kasvaneet. Kiitos raskaiden alkuaineiden vähäisyyden, LMC tarjoaa tietoa varhaisemmassa maailmankaikkeudessa vallinneista kemiallisista prosesseista.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa "The Detection of a Hot Molecular Core in the Large Magellanic Cloud with ALMA", joka ilmestyi julkaisusarjassa Astrophysical Journal 9. syyskuuta 2016.

Tutkimusryhmään kuuluvat Takashi Shimonishi (Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences & Astronomical Institute, Tohoku University, Japani), Takashi Onaka (Department of Astronomy, Tokion yliopisto, Japani), Akiko Kawamura (National Astronomical Observatory of Japan, Japani) ja Yuri Aikawa (Center for Computational Sciences, The University of Tsukuba, Japani).

Kansainvälinen tähtitieteen tutkimuslaitos Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) on ESO:n, U.S. National Science Foundationin (NSF) ja Japanin National Institutes of Natural Sciencesin (NINS)  kumppanuushanke yhteistyössä Chilen kanssa. ALMA:a rahoittavat Euroopan eteläinen observatorio (ESO) jäsenmaidensa puolesta, NSF yhteistyössä Kanadan kansallisen tutkimusneuvoston (NRC) ja Taiwanin kansallisen tiedeneuvoston (NSC) kanssa sekä Japanin kansalliset luonnontieteelliset instituutit (NINS) yhteistyössä Taiwanin Academia Sinican (AS) ja Korea Astronomy and Space Science Instituten (KASI) kanssa.

ALMA:n rakentamista ja toimintaa ohjaa Euroopan osalta ESO, Pohjois-Amerikan osalta Kansallinen radiotähtitieteen observatorio (NRAO), jota hallinnoi Associated Universities, Inc. (AUI), ja Itä-Aasian osalta Japanin Kansallinen tähtitieteellinen observatorio (NAOJ). Yhteinen ALMA-observatorio (JAO) huolehtii ALMA:n rakentamisen, kokoonpanon ja operaation yhtenäisestä johdosta ja hallinnoinnista.

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, 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 yksi maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, ALMA-teleskoopin pääyhteistyökumppaneista. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista E-ELT -teleskooppia (European Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu
• Valokuvia ALMA-teleskoopista

Yhteystiedot

Takashi Shimonishi
Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences
Tohoku University, Sendai, Miyagi, Japan
Sähköposti: shimonishi@astr.tohoku.ac.jp

Masaaki Hiramatsu
NAOJ Chile Observatory EPO officer
Puh.: +81 422 34 3630
Sähköposti: hiramatsu.masaaki@nao.ac.jp

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