Lehdistötiedote

Tähtitieteilijät ovat tarkkailleet tähden pinnalla olevia kuplia maailman tarkimman videon avulla

11. syyskuuta 2024, Turku

Tähtitieteilijät ovat ensimmäistä kertaa ottaneet niin tarkkoja kuvia muusta tähdestä kuin Auringosta, että he voivat seurata sen pinnalla kuplivan kaasun liikettä. R Doradus -tähden kuvat on otettu Euroopan eteläisen observatorion (ESO) yhteisomistamalla ALMA-teleskoopilla (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) heinä- ja elokuussa 2023. Niissä näkyy jättimäisiä, kuumia kaasukuplia, jotka ovat 75 kertaa Auringon kokoisia. Kuplia ilmestyy pinnalle ja ne vajoavat takaisin tähden sisälle odotettua nopeammin.

”Tämä on ensimmäinen kerta, kun tähden kupliva pinta voidaan esittää tällä tavoin”, [1] sanoi Wouter Vlemmings, Ruotsin Chalmersin teknillisen yliopiston professori ja tänään Nature-lehdessä julkaistun tutkimuksen pääkirjoittaja. ”Emme osanneet odottaa, että data olisi niin laadukasta, että voisimme nähdä näin paljon yksityiskohtia tähden pinnan konvektiosta”.

Tähdet tuottavat energiaa ytimissään ydinfuusion avulla. Tämä energia voi siirtyä tähden pintaan valtavina, kuumina kaasukuplina, jotka sitten jäähtyvät ja vajoavat aivan kuin laavalamppussa. Tämä konvektioksi kutsuttu sekoittumisliike levittää ytimessä muodostuneet raskaat alkuaineet, kuten hiilen ja typen, koko tähteen. Sen uskotaan myös aiheuttavan tähtituulia, jotka kuljettavat näitä alkuaineita maailmankaikkeuteen muodostamaan uusia tähtiä ja planeettoja.

Aikaisemmin konvektioliikkeitä ei oltu seurattu muissa tähdissä kuin Auringossa. ALMA:n avulla tutkimusryhmä pystyi saamaan korkearesoluutioisia kuvia R Doraduksen pinnasta kuukauden ajan. R Doradus on punainen jättiläistähti, jonka halkaisija on noin 350 kertaa Aurinkoa suurempi. Tähti sijaitsee noin 180 valovuoden päässä Maasta Kultakalan tähdistössä. Sen suuri koko ja pieni etäisyys Maasta tekevät siitä ihanteellisen kohteen yksityiskohtaisille havainnoille. Lisäksi sen massa on samaa luokkaa Auringon kanssa, mikä tarkoittaa, että R Doradus on todennäköisesti melko samanlainen kuin Aurinkomme viiden miljardin vuoden kuluttua, kun siitä tulee punainen jättiläinen.

”Konvektio luo kauniita rakeisia rakenteita, joita on nähtävissä Aurinkomme pinnalla, mutta tätä on vaikea havaita muissa tähdissä”, lisäsi Theo Khouri, Chalmersin tutkija ja yksi tutkimuksen kirjoittajista. ”Olemme ALMA:n avulla nyt pystyneet näkemään konvektiogranulat suoraan, joiden koko on 75 kertaa Auringon kokoinen! Olemme myös pystyneet mittaamaan ensimmäistä kertaa, kuinka nopeasti ne liikkuvat”.

R Doraduksen granulat näyttävät liikkuvan yhden kuukauden jaksossa, mikä on nopeampaa kuin tutkijat odottivat Auringon konvektiotoiminnan perusteella. ”Emme vielä tiedä, mistä ero johtuu. Näyttää siltä, että konvektio muuttuu tähden vanhetessa tavoilla, joita emme vielä ymmärrä”, Vlemmings sanoi. R Doraduksesta nyt tehtyjen havaintojen kaltaiset havainnot auttavat meitä ymmärtämään, miten Auringon kaltaiset tähdet käyttäytyvät, myös silloin, kun ne kasvavat niin viileiksi, suuriksi ja kupliviksi kuin R Doradus on.

”On upeaa, että pystymme nyt kuvaamaan suoraan niin kaukana sijaitsevien tähtien pinnan yksityiskohtia ja havaita ilmiöitä, joita on tähän asti voitu havaita lähinnä vain Auringossamme”, kertoi Behzad Bojnodi Arbab, Chalmersin tohtorikoulutettava, joka oli myös tutkimuksessa mukana.

Lisähuomiot

[1] Yksityiskohtaisia havaintoja konvektiokuplista tähtien pinnalla on aiemmin tehty muun muassa ESO:n Very Large Telescope interferometerin PIONIER-instrumentilla. Uusissa ALMA-havainnoissa kuplien liikettä seurataan kuitenkin tavalla, joka ei ollut aiemmin mahdollista.

Lisätietoa

Tämä tutkimus on esitelty artikkelissa nimeltään: “One month convection timescale on the surface of a giant evolved star”, joka julkaistaan Nature (doi:10.1038/s41586-024-07836-9) lehdessä.

Tutkimuksessa mukana ovat olleet: Vlemmings (Chalmers University of Technology, Ruotsi [Chalmers]), T. Khouri (Chalmers), B. Bojnordi (Chalmers), E. De Beck (Chalmers), and M. Maercker (Chalmers).

ALMA (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) on kansainvälinen tähtitieteen tutkimusyksikkö, joka on ESO:n, Yhdysvaltain kansallisen tiedesäätiön NSF:n ja Japanin kansallisten luonnontiedeinstituuttien NINS:n välinen kumppanuushanke yhteistyössä Chilen tasavallan kanssa. ALMA:a rahoittavat Euroopassa sen jäsenmaiden puolesta Euroopan eteläinen observatorio (ESO), Pohjois-Amerikassa (NSF) yhteistyössä Kanadan kansallisen tutkimusneuvoston (NRC) ja Taiwanin kansallisen tiede- ja teknologianeuvoston (NSTC) kanssa, sekä Itä-Aasiassa  yhteistyössä Taiwanin Academia Sinican (AS) ja Korean tähtitieteen ja avaruustieteiden instituutin (KASI) kanssa. ALMA:n rakentamista ja toimintaa ohjaa sen jäsenmaiden puolesta 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.

Euroopan eteläinen observatorio (ESO) tekee maailmankaikkeuden salaisuuksien tutkimisen mahdolliseksi kaikille tutkijoille ympäri maailman. Suunnittelemme, rakennamme ja operoimme huippuluokan maanpäälisiä observatorioita, joita tähtitieteilijät käyttävät jännittävien tutkimusongelmien ratkaisemiseen ja populääritähtitieteen edistämiseen. Me edistämme myös kansainvälistä yhteistyötä tähtitieteen alalla. ESO perustettiin hallitustenväliseksi järjestöksi vuonna 1962 ja nykyään ESO:ssa on mukana 16 jäsenvaltiota (Itävalta, Belgia, Tšekki, Tanska, Ranska, Suomi, Saksa, Irlanti, Italia, Alankomaat, Puola, Portugali, Espanja, Ruotsi, Sveitsi ja Yhdistynyt kuningaskunta) yhdessä Chilen isäntävaltion kanssa ja Australian kanssa strategisena kumppanina. ESO:n pääkonttori ja sen vierailijakeskus ja planetaario, ESO Supernova, sijaitsevat lähellä Müncheniä Saksassa. Chilen Atacaman aavikko on upea paikka, jossa on ainutlaatuiset olosuhteet tähtitaivaan tarkkailuun. Se on kaukoputkiemme sijoituspaikka. ESO:lla on kolme havaintopaikkaa: La Silla, Paranal ja Chajnantor. Paranalissa ESO operoi Very Large Telescope (VLT) kaukoputkea ja siihen liittyvää Very Large Telescope Interferometria sekä paikalla sijaitsevia taivaankartoitusteleskooppeja: infrapuna-alueella toimivaa VISTAa ja näkyvän valon alueella toimivaa VLT Survey Teleskooppia. Paranalissa ESO isännöi ja operoi myös Cherenkov Telescope Array South havaintolaitetta, joka on maailman suurin ja herkin gamma-alueella havaitseva observatorio. ESO operoi yhdessä kansainvälisten kumppaneiden kanssa APEX- ja ALMA-observatriota Chajnantorilla, jotka ovat kaksi millimetri- ja alimillimetrin alueella toimivaa havaintolaitetta. Rakennamme parhaillaan Paranalin lähelle Cerro Armazonesille "maailman suurinta silmää taivaalle”, ESO:n Erittäin suurta kaukoputkea (Extremely Large Telescope, ELT). Santiagossa, Chilessä sijaitsevista toimipisteistämme tuemme toimintaamme Chilessä ja olemme yhteydessä chileläisiin yhteistyökumppaneihin ja yhteiskuntaan.

Linkit

• Tutkimusartikkeli
• ALMA:n kuvia
• Median edustaja: Tilaa uutiskirje saadaksesi julkaisusulun alaiset uutiset omalla kielelläsi
• Tutkija, onko sinulla kerrottavaa? Pitchaa oma tutkimuksesi!

Yhteystiedot

Wouter Vlemmings
Chalmers University of Technology
Gothenburg, Sweden
Puh.: +46 31 772 63 54
Sähköposti: wouter.vlemmings@chalmers.se

Theo Kouri
Chalmers University of Technology
Gothenburg, Sweden
Puh.: +46 31 772 6022
Sähköposti: theo.khouri@chalmers.se

Behzad Bojnodi Arbab
Chalmers University of Technology
Gothenburg, Sweden
Sähköposti: bojnordi@chalmers.se

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: press@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