pallomainen tähtijoukko

Miljoona uutta tähteä

Ti, 06/09/2015 - 21:32 By Markus Hotakainen

Naapurigalaksissamme kuhisee. Kansainvälinen tutkijaryhmä on löytänyt NGC 5253 -luettelonimellä tunnetusta galaksista massiivisen kaasu- ja pölypilven, jonka uumenissa on muodostumassa yli miljoonan tähden joukko.

NGC 5253 on Kentaurin tähdistön suunnassa noin 11 miljoonan valovuoden etäisyydellä sijaitseva kääpiögalaksi. Nyt havaitussa ultranuoressa tähtijoukossa on noin 7 000 kaikkein kirkkaimpaan O-spektriluokkaan kuuluvaa tähteä, joista kukin on miljoona kertaa Aurinkoa valovoimaisempi. Silti niitä on miltei mahdoton nähdä. 

Joukon sisuksiinsa kätkevässä "D"-pilvessä on runsaasti pölyä, joka on peräisin nuorista, kuumista tähdistä. Pöly peittää tähdet näkyvistä, mutta tutkijat pääsivät kurkistamaan pilven sisään Chilessä sijaitsevalla ALMA-radioteleskoopilla (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), joka toimii alimillimetrialueella (pikkukuva). 

Tähtijoukkojen synnyssä ei ole mitään poikkeuksellista ja nyt tutkitussa galaksissakin on satoja eri-ikäisiä tähtiryppäitä. Erikoista on se, että tässä tapauksessa kyse on pallomaisesta tähtijoukosta. 

Esimerkiksi Linnunradassa sellaisia ei ole muodostunut kymmeneen miljardiin vuoteen, mutta NGC 5253:n joukolla on ikää vain noin kolme miljoonaa vuotta. Tutkijat arvioivat, että syntyprosessi on saanut alkunsa, kun galaksi ohitti lähietäisyydeltä kookkaamman M83-galaksin. 

Kääpiögalaksi NGC 5253 poikkeaa muutenkin Linnunradasta. Omassa kotigalaksissamme suurten kaasu- ja pölykasaumien massasta alle viisi prosenttia päätyy tähdiksi, mutta D-pilvessä prosenttiluku on vähintään 50. Yli puolet pilvestä tiivistyy massiivisiksi tähdiksi. 

Sen lisäksi pilvessä on hyvin paljon, noin 15 000 Auringon massan verran pölyä. Myös pimeän aineen määrä on suuri, arviolta yhdeksänkertainen tavallisen aineen määrään verrattuna. Linnunradassa pimeää ainetta on paljon vähemmän.

Kun nuoren joukon massiiviset tähdet alkavat räjähdellä supernovina vain joidenkin miljoonien tai kymmenien miljoonien vuosien sisällä, kaasu- ja pölypilvi hajoaa ja tähtien sisuksissa syntyneet raskaammat alkuaineet leviävät avaruuteen seuraavien tähtisukupolvien rakennusmateriaaliksi. 

Oudosta tähtijoukosta kerrottiin Tel Avivin yliopiston uutissivuilla ja sitä koskeva tutkimus on julkaistu Nature-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: NASA/ESA/Hubble/J. L. Turner et al.

 

Kääpiöt karkuteillä

Pe, 05/15/2015 - 17:12 By Markus Hotakainen

Otsikko ei viittaa Disneyn ensimmäisen pitkän värianimaation Lumikin ja seitsemän kääpiön kuvitteelliseen jatko-osaan, vaan pallomaisessa tähtijoukossa 47 Tucanae käynnissä olevaan tähtien jäänteiden eli valkoisten kääpiöiden vaellukseen.

Valkoiset kääpiöt ovat Auringon kokoluokkaa olevien tähtien kehityksen päätepisteitä. Kun tähden polttoaine alkaa loppua, se laajenee punaiseksi jättiläiseksi ja lopulta puhaltaa suuren osan aineestaan avaruuteen. Jäljelle jää hiljalleen laajeneva ja harveneva planetaarinen sumu, ja suunnilleen Maan kokoinen valkoinen kääpiö.

Pallomaisissa tähtijoukoissa valkoiset kääpiöt käyvät levottomiksi ja alkavat siirtyä hitaasti kohti joukon laitamia. Syynä on erimassaisten tähtien gravitaatiobiljardi. Ohitellessaan massiivisia jättiläistähtiä pienemmät tähdet – ja valkoiset kääpiöt – ryöväävät niiltä liike-energiaa. Saadessaan lisää vauhtia pienet tähdet viilettävät kauemmas joukon tiheästä keskustasta, mihin puolestaan massiiviset tähdet "putoavat" niiden nopeuden hidastuttua.

Tähän asti tämä kaikki on ollut teoriaa ja perustunut havaintoihin tähtien jakaumasta pallomaisissa joukoissa. Nyt Hubble-avaruusteleskoopilla on ensimmäisen kerran onnistuttu näkemään, kun valkoiset kääpiöt matkaavat kohti joukon ulko-osia.

47 Tucanae on satojen tuhansien tähtien muodostama pallomainen joukko, joka sijaitsee noin 16 700 valovuoden etäisyydellä eteläisellä taivaalla Tukaanin tähdistön suunnassa. Se on taivaan toiseksi kirkkain pallomainen joukko Omega Centaurin jälkeen ja näkyy helposti paljain silmin – jos matkustaa riittävän etelään sitä katselemaan. 

Hubblella tehdyissä havainnoissa tutkittiin noin neljännestä tähtijoukon valkoisista kääpiöistä. Noin 3 000 kääpiötä jakautui pääosin kahteen ryhmään. Toiseen kuului noin kuuden miljoonan vuoden ikäisiä ja toiseen noin 100 miljoonan vuoden ikäisiä kääpiöitä.

Nuoremmat kääpiöt ovat vasta aloittaneet vaelluksensa, mutta vanhemmat ovat jo "perillä" kaukana joukon tiheästä keskustasta. Eteneminen on hidasta, sillä kääpiöt eivät singahda joukon laitamille suorinta tietä, vaan niiden kiertorata joukon sisällä kasvaa vähitellen, noin 50 kilometrin tuntivauhdilla. Siten koko matkaan kuluu aikaa noin 40 miljoonaa vuotta. Se ei kuitenkaan ole pitkä aika verrattuna joukon ikään, joka on noin 10 miljardia vuotta.

Vaelluksessa ja sen havaitsemisessa ei sinänsä ole mitään yllättävää, mutta tutkijat hämmästelivät sitä, että nuorimmat kääpiöt ovat vasta lähdössä matkaan. Se saattaa viitata siihen, että kuoleva tähti puhaltaa valtaosan massastaan avaruuteen kehityksensä myöhemmässä vaiheessa kuin tähän asti on arveltu. Hubblella tehtyjen havaintojen perusteella tähti menettää noin puolet massastaan vasta kymmenisen miljoonaa vuotta ennen muuttumistaan valkoiseksi kääpiöksi.

Havaintojen teko onnistui Hubble-avaruusteleskoopilla, koska se toimii myös ultraviolettialueella, jolla kuumat valkoiset kääpiöt erottuvat kirkkaina. Lisäksi Hubble on Maata kiertävällä radalla, ultraviolettisäteilyä tehokkaasti suodattavan ilmakehän ulkopuolella.

Kuvat: NASA/ESA/H. Richer & J. Heyl (University of British Columbia)