Lehdistötiedote

Kosminen käärme

ESO:n VLT taltioi yksityiskohtia yhteentörmäävien tähtituulien muovaamasta monimutkaisesta kiemurtelevasta järjestelmästä

19. marraskuuta 2018

ESO:n VLT-teleskoopin VISIR-havaintolaite on taltioinut tämän mahtavan kuvan vast'ikään löydetystä massiivisesta kolmoistähtijärjestelmästä. Muinaisen egyptiläisen jumalan mukaan Apep-nimen saanut järjestelmä saattaa olla ensimmäinen koskaan löydetty gammapurkauksen edeltäjä.

Tällä ESO:n VLT-teleskoopin (Very Large Telescope) VISIR-havaintolaitteen taltioima kiemurtelevalla kiehkuralla on räjähtävä tulevaisuus edessään. Se on Wolf-Rayet -tähtijärjestelmä ja todennäköinen lähde yhdelle maailmankaikkeuden suurienergiaisimmista ilmiöistä — pitkäkestoiselle gammapurkaukselle (GRB, sanoista gamma-ray burst).

"Tämä on ensimmäinen tällainen omassa galaksissamme löytynyt järjestelmä," selittää Joseph Callingham (Netherlands Institute for Radio Astronomy, ASTRON), tästä järjestelmästä raportoivan tutkimuksen pääkirjoittaja. "Me emme milloinkaan odottaneet löytävämme tällaista järjestelmää omalta takapihaltamme" [1].

Tomuväkkärän ympäröimästä massiivisten tähtien pesästä koostuva järjestelmä tunnetaan virallisesti vain kömpelöillä luettelonimikkeillä, kuten 2XMM J160050.7-514245. Tähtitieteilijät päättivät kuitenkin antaa tälle kiehtovalle kohteelle tarttuvamman lempinimen — "Apep".

Apep sai tämän nimen kiemurtelevan muotonsa johdosta. Se muistuttaa keskustähtien ympärille kietoutunutta käärmettä. Sen kaima oli muinaisen Egyptin jumala, jättiläismäinen kaaosta ilmentävä käärme — sovelias näin rajuluonteiselle järjestelmälle. Uskottiin, että Auringon jumala Ra kävi taistoon Apepin kanssa joka yö. Rukoukset ja palvonta takasivat Ran voiton ja Auringon paluun.

GRBt ovat maailmankaikkeuden kaikkein voimakkaimpien räjähdysten joukossa. Joistakin sekunnin tuhannesosista muutamiin tunteihin kestävinä ne vapauttavat yhtä paljon energiaa kuin Aurinko koko elinaikanaan. Pitkäkestoisten GRBeiden — jotka kestävät pitempään kuin 2 sekuntia — uskotaan olevan seurausta nopeasti pyörivien Wolf-Rayet -tähtien supernovaräjähdyksistä.

Jotkin kaikkein massiivisimmista tähdistä kehittyvät Wolf-Rayet -tähdiksi elämänsä lopulla. Tämä vaihe on lyhytaikainen ja Wolf-Rayetit säilyvät tässä tilassa vain joitakin satoja tuhansia vuosia, mikä on silmänräpäys kosmologian termein ilmaistuna. Sinä aikana ne sinkoavat ulos valtavia määriä materiaa tehokkaiden tähtituulien muodossa, paiskaten materian ulospäin miljoonien kilometrien tuntinopeudella. Apepin tähtituulien mitattiin kulkevan ällistyttävällä nopeudella: 12 miljoonaa km/h.

Nämä tähtituulet ovat muodostaneet painovoiman koossa pitämistä kaksoistähtijärjestelmästä ja yksittäisestä kumppanitähdestä koostuvaa kolmoistähtijärjestelmää ympäröivät monimutkaiset töyhdöt. Vaikka vain kaksi tähden kaltaista kohdetta näkyy kuvassa, alempi niistä on itse asiassa näennäisesti yhteensulautunut Wolf-Rayet -kaksoistähti. Tämä kaksoistähti on vastuussa Apepia ympäröivien kiemurtelevien kiehkuroiden muovaamisesta. Nämä ovat muodostuneet kahdesta Wolf-Rayet -tähdestä lähtevien tähtituulien yhteentörmäyksen vanavedessä.

Apepin tuulien poikkeukselliseen nopeuteen verrattuna itse tomupyörä kiertyy ulospäin rauhallista tahtia, "mataen" nopeudella alle 2 miljoonaa km/h. Hurjan eron Apepin nopeiden tähtituulien ja verkkaisen tomupyörän nopeuksien välillä ajatellaan olevan seurausta siitä, että toinen kaksoistähden tähdistä puhkuu sekä nopeaa että hidasta tähtituulta — eri suuntiin.

Tämä antaisi ymmärtää, että tähdellä on meneillään lähes kriittinen pyöriminen eli se pyörii niin nopeasti, että se miltei riuhtoo itsensä hajalle. Näin nopeasti pyörivän Wolf-Rayet -tähden ajatellaan tuottavan pitkäkestoisia GRBeitä, kun sen ydin luhistuu sen elämän lopulla.

Lisähuomiot

[1] Nykyään tutkimuslaitoksessa Netherlands Institute for Radio Astronomy (ASTRON) työskentelevä Callingham teki osan tästä tutkimuksesta työskennellessään tutkimusryhmän johtajan, Peter Tuthillin kanssa Sydneyn yliopistossa. ESO:n teleskooppien lisäksi tutkimusryhmä teki havaintoja myös australialaisella Anglo-Australian Telescope -teleskoopilla Siding Spring -observatoriossa.

Lisätietoa

Tätä tutkimusta on esitelty tutkimusjulkaisussa "Anisotropic winds in Wolf-Rayet binary identify potential gamma-ray burst progenitor", joka ilmestyi julkaisusarjassa Nature 19.11.2018.

Tutkimusryhmään kuuluvat J. R. Callingham (ASTRON, Dwingeloo, Alankomaat), P. G. Tuthill (Sydney Institute for Astronomy [SIfA], University of Sydney, Australia), B. J. S. Pope (SIfA; Center for Cosmology and Particle Physics, New York University, USA; NASA Sagan Fellow), P. M. Williams (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Iso-Britannia), P. A. Crowther (Department of Physics & Astronomy, University of Sheffield, Iso-Britannia), M. Edwards (SIfA), B. Norris (SIfA) ja L. Kedziora-Chudczer (School of Physics, University of New South Wales, Australia).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja ylivoimaisesti maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Espanja, Irlanti, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta, joiden lisäksi Chile toimii laitteistojen sijoitusmaana ja Australia strategisena kumppanina. 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 VLT-teleskooppi (Very Large Telescope) ja siihen liittyvä, maailmanlaajuisesti johtava VLTI-interferometri, sekä kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja VST-teleskooppi näkyvän valon aallonpituuksilla. ESO on myös merkittävä kumppani kahdessa Chajnantorin laitteistossa, APEX-teleskoopissa ja ALMA-teleskoopissa, joka on maailman suurin tähtitieteellinen projekti. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista ELT-teleskooppia (Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu
• Valokuvia VLT-teleskoopista
• Julkaisublogikirjoitusten taustaa

Yhteystiedot

Joseph Callingham
Postdoctoral Research Fellow — Netherlands Institute for Radio Astronomy (ASTRON)
Dwingeloo, The Netherlands
Puh.: +31 6 2929 7915
Sähköposti: callingham@astron.nl

Calum Turner
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: pio@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