tähti

Uuden mallin mukaan eroavaisuudet selittyvät havaintosuunnalla. Galaksit ovat Maahan nähden sattumanvaraisissa asennoissa, jolloin tarkastelemme TDE-tapauksia aina eri kulmista.

"Se on kuin harso, joka peittää osan pedosta", Ramirez-Ruiz havainnollistaa. "Joistakin kulmista näemme sen kokonaan, mutta muista suunnista näemme verhotun pedon. Se on aina samanlainen, mutta havaintomme siitä ovat erilaisia."

Dai yhdisti kollegoidensa kanssa mallissa yleistä suhteellisuusteoriaa, magneettikenttiä, säteilyä ja kaasun hydrodynamiikkaa. Se kertoo, mitä tähtitieteilijät voivat odottaa näkevänsä, kun TDE-tapauksia tarkastellaan eri suunnista, ja selittää, miten erilaiset ilmiöt liittyvät samanlaisiin tapahtumiin.

Tulevien kartoitushankkeiden toivotaan antavan paljon uutta havaintoaineistoa TDE-tapauksista, mikä helpottaa niiden tutkimusta.

"Muutaman vuoden kuluttua havaitsemme satoja, ellei tuhansia TDE-tapauksia. Ne muodostavat suuren määrän 'laboratorioita', joissa voimme testata mallia ja yrittää ymmärtää sen avulla paremmin mustia aukkoja", Dai arvioi.

Tutkimuksesta kerrottiin Kalifornian yliopiston (Santa Cruz) uutissivuilla ja se on julkaistu The Astrophysical Journal Letters -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Jane Lixin Dai

Analysoitavana oli hieman yli 320 000 tähteä. Niistä 725:n huomattiin käyvän/käyneen alle 32 valovuoden päässä Auringosta. (Tässä eivät kuitenkaan ole kaikki lähiohitukset, sillä tutkimus oli vasta alustava. Siinä ei analysoitu kaikkien tunnettujen tähtien ratoja.)

Tutkimuksessa päästiin arvioimaan lähiohitusten todennäköisyyksiä. Lähimmän 6,5 valovuoden etäisyydelle eksyy sen perusteella noin sata tähteä miljoonassa vuodessa. Luku on kaksi kertaa suurempi kuin aiemmat mallit ovat ennustaneet. Tällä hetkellä noin läheltä löytyy neljä tähteä: kolme kuuluu Rigil Kentaurus -järjestelmään ja yksi on yksinäinen pieni Barnardin tähti. (Aivan 6,5 valovuoden rajalla lymyilee lisäksi Luhman 16, ruskeiden kääpiöiden pariskunta.)

Ehkäpä mielenkiintoisin tutkimuksen yksittäinen havainto oli Gliese 710 -tähden tarkentunut rata. Se tulee aikanaan kulkemaan Oortin pilven sisäosien läpi. Lue tästä tapahtumasta tarkemmin toisesta jutustamme!

Aineistosta oli poistettu tarkoituksella erittäin nopeasti liikkuvat tähdet (esim. Barnardin tähti), sekä ne tähdet, joiden mittauksissa oli suuria epävarmuuksia. Edeltävän tutkimuksen suurimmat lähitähdet (Rigil Kentaurus A ja B sekä gamma Microscopii) taas puuttuvat aineistosta kokonaan, sillä Gaia ei ole mitannut tällaisten kirkkaiden tähtien liikkeitä.

Tulokset perustuvat Gaia-satelliitin ensimmäisiin julkaistuihin havaintoihin (syyskuussa 2016). Gaia mittaa tähtien paikat ja nopeudet aiempia kartoituksia tarkemmin, ja kattaa suuremman tähtimäärän kuin mikään aiempi laite. Satelliitti sijaitsee Maan L2-pisteessä eli Auringosta katsoen Maan takana. Näin se pystyy tarkkailemaan pimeää tähtitaivasta taukoamatta.

Käytetty malli on vielä testausvaiheessa ja yksinkertaistettu versio lopullisesta. Se kuitenkin tarkensi ja laajensi huomattavasti aiemmilla aineistoilla tehtyjä laskelmia tähtien liikkeistä.

Tulevat Gaian aineistojulkaisut parantavat laskelmien tarkkuutta entisestään ja lisäävät analysoitujen tähtien määrää. Seuraava julkaisu on luvassa huhtikuussa 2018.

Lähde: Bailer-Jones (2017)

Otsikkokuvassa Auringon lähiympäristö nykyisellään. Siniset viivat kuvaavat 5 valovuoden etäisyyksiä. (ESO/R.-D.Scholz et al. (AIP))

Tutkimuksesta napattu normalisoitu säteilyvuo laskee kuin lehmän häntä. Värit kuvaavat Keplerin erilaisissa kuvausasennoissa tehtyjä havaintoja. (Montet & Simon 2016, arXiv.org).

Nyt raportoitu havainto myös tukee aiempaa havaintoa itse Tabbyn tähdestä: se on ehkä himmentynyt jo sadan vuoden ajan. Tuo hätkähdyttävä löytö on kuitenkin kiistanalainen, sillä vanhojen aineistojen tulkinnassa on ongelmansa.

Tabbyn tähden on siis huomattu himmenevän kolmella eri tavalla. Se kokee nopeita ja epäsäännöllisiä rajuja himmenemisiä, joiden kesto lasketaan päivissä. Toisaalta sen kirkkaus laski Keplerin "silmissä" kertarysäyksellä 2,5 % vuodessa (mikä on tähdelle paljon). Pisteenä iin päällä on vielä pitkäaikaisempi, vuosia tai ehkä jopa vuosisadan kestänyt hidas systemaattinen himmeneminen.

Tabbyn tähden kehitys ei vastaa mitään tähtien kehitysmalleja. Havaintoja myös verrattiin yli 500 muuhun Keplerin kuvaaman tähden käytökseen. Vaikka jotkut himmenivätkin ajoittain, yhtään Tabbyn tähden kaltaista ei löytynyt.

Outouksien syyt ovat yhä hämärän peitossa. Yksikään ehdotettu tapahtumaketju tai malli ei kuitenkaan selitä kaikkea.

Yksi mahdollisuus on tähden napa-alueella kasvava jättimäinen tähdenpilkku, joka ei tosin selitä lyhyitä vaihteluita. Toinen vaihtoehto on laajan, harvan ja epäsäännöllisen esteen siirtyminen tähden eteen, kenties planeettojen tai komeettojen törmäyksen seurauksena. Se taas ei selitä pitkän aikavälin kirkkausvaihteluista mitään, ainakaan uskottavasti. Aiempi tutkimus povasi, että 200-kilometrisiä komeettoja tarvittaisiin epärealistiset 650 000 kappaletta, jotta satavuotinen himmenemisefekti saataisiin aikaan.

Ja sitten on tietysti mediakohun aiheuttanut spekulatiivinen heitto, että joku olisi rakentamassa tähden ympärille massiivisesta rakennelmaa tai tähtilaivastoarmadaa. Tälläkin selityksellä on omat ongelmansa, suurimpana mustan kappaleen säteily.

Aika näyttää, mikä Tabbyn tähden erikoisuuksien syyksi paljastuu. Ensimmäisen tutkimuksen tekijät ovat saaneet joukkorahoitettua uuden seurantakampanjan. He toivovat saavansa tähden jälleen kiinni itse teosta, ja tällä kertaa laajemmalla spektrikaistalla kuin aiemmin.

Lue myös aiemmat juttumme aiheesta: Ensimmäinen kertoi tähden löydöstä, ja sisältää mukana olleen suomalaistutkijan haastattelun. Toisessa käsitellään vanhojen aineistojen kätköistä paljastunutta satavuotista himmenemistä.

Päivitys 10.8.2016 klo 11.30: Muokattu ensimmäisten kappaleiden sanamuotoja ja aukaistu selitysmallien ongelmien luonnetta.
Päivitys 10.8.2016 klo 16.30: Korjattu diagrammin kuvatekstiä. Aiemmin sanoimme värien tarkoittavan eri spektrikanavia.

Otsikkokuva: Kevin Gill / Flickr

Yllä: tähden himmeneminen sadan vuoden aikana. Harmaalla merkittyjen kahden vertailutähden kirkkaus on pysynyt suunnilleen vakiona samana aikana. Kuva: Bradley Schaefer / arxiv.org

Osoittautui, että tähti on himmentynyt jokseenkin tasaisesti ainakin sadan vuoden ajan. Himmeneminen ei ole suurta, mutta se on systemaattista. Magnitudi on muuttunut noin 0,2:lla (12,25 → 12,45, sillä magnitudi kuvaa kirkkautta käänteisesti). Ainoa poikkeus trendiin löytyy sarjan alkupuolelta, jolloin tähden kirkkaus putosi äkisti noin kymmeneksi vuodeksi.

Uudessa tutkimuksessa päätellään loogisesti, että pidemmän jakson himmenemisen syy on sama kuin 1900-luvun alussa ja sekä tuoreissa, avaruusteleskooppi Keplerin havainnoista löydetyissä nopeissa muutoksissa. Mekanismi jää kuitenkin yhä mysteeriksi, sillä vanhat ehdotelmat eivät ole vakuuttavia.

Schaefer laski, että vuosisataisen muutoksen selitykseksi tarvittaisiin 200-kilometrisiä komeettoja noin 650000 kappaletta. Tämä ei hänestä kuulosta realiselta. New Scientistille antamassaan haastattelussa tutkija lyttää myös myös alienien oudot rakennelmat. Niiden kun pitäisi säteillä lämmetessään infrapunasäteilyä mustan kappaleen lailla, eikä moisesta ole havaintoa. Ja tähden ympäröiminen edes osaksi rakennelmilla noin lyhyessä ajassa vaatisi jopa edistyneen sivilisaation mittakaavssa aivan käsittämättömiä voima- ja raaka-ainevaroja.

Uusi tutkimus osoittaa kuitenkin, että vanhojen aineistojen perinpohjainen hyödynnys kannattaa. Jopa uusien ja hulppeiden tutkimuslaitteiden aikakaudella. Kukapa tietää, vaikka ensimmäinen todellinen havainto maanulkoisesta elämästä (tai jostain vielä eksoottisemmasta) olisi jo tehty. Se voi hyvinkin lymytä Harvardin tai jonkin muun arkiston uumenissa, odotellen löytäjäänsä.

Tähden alkuperäisen KIC 8462852 -nimityksen rinnalle tullut Tabbyn tähti -nimitys tulee outoudesta raportoineen tutkimusartikkelin ensimmäisen kirjoittajan, Tabetha S. Boyajianin, etunimestä. Ihmisten mukaan nimettyjä tähtiä on vain kourallinen, ja jokainen niistä on jollain tavalla erikoinen.

Yllä: Tähden valokäyrä ja sen yksityiskohtia. Huomaa pystyakselien erilaiset skaalat. Lähde: Boyajian ja kumpp., 2015.

Jotain siellä silti on

”Media on tainnut jo keksiä tästä kaiken sanottavan. Scifin ystävänä alienin jättimäinen rakennustyömaa kyllä kuulostaa mieltä kutkuttavalta vaihtoehdolta”, Korhonen heittää pilke silmäkulmassa. ”Tutkijana pidän kuitenkin kaikkein paljon todennäköisempänä selityksenä sitä, mitä julkaisussakin päättelemme.”

Tutkimuksessa, jossa Korhonenkin on mukana, löytöä pyöritellään avoimesti monelta kantilta. Siinä käydään läpi erilaisia vaihtoehtoja himmenemiselle. (Kannattaa huomata, että tuo eroaa radikaalisti Wrightin lähtökohdasta, jossa pyritään selittämään havaitut signaalit alieneilla.)

Kyse ei ole eksoplaneetasta, sillä sellaiset kulkisivat säännöllisin väliajoin tähden editse. Eikä suurikaan planeetta edes onnistuisi peittämään tähdestä kuin ehkä muutaman prosentin. Nyt havaittu on jotain suurempaa.

Tähden ympärillä oleva massiivinen ja paakkuinen kaasusta ja pölystä koostuva kertymäkiekko voisi selittää havainnot. Mutta kun tähti ei ole riittävän nuori, eikä ympäröivästä kiekosta ole mitään havaintoja. Samainen päättely sulkee muutamia muitakin skenaarioita pois laskuista. Esimerkiksi törmäykset asteroidien tai planeettojen kesken.

Vahvin ehdokas himmenemisen aiheuttajaksi on jättimäinen komeettojen pilvi. Tässä mallissa jokin lähitähden gravitaatio saa komeettaytimet liikkumaan kohti KIC 8462852:a. Lähemmäs päästyään komeetat hajoavat, ja synnyttävät epäsäännöllisen ja alati muuttuvan hiukkaspilven. Alustavasti näyttääkin siltä, että KIC 8462852:n lähellä (alle 1000 AU:n päässä) on himmeä M-luokan tähti. Ei ole kuitenkaan täysin varmaa, ovatko tähdet yhtä kaukana, vai ovatko ne vain lähes samalla linjalla Maasta katsottuna.

Komeettaideassa on kuitenkin edelleen ongelma – ja sama olisi keinotekoisten rakennelmienkin kanssa. Mikä ikinä tähden säteilyä blokkaakin, lämpenee varsin nopeasti, ja alkaa siksi säteillä infrapunasäteilyä (koska mustan kappaleen säteily). Mitään infrapuna-alueen ylimäärää ei kuitenkaan tähden tienoilta ole havaittu. Mikään selitetyistä malleista ei siis vielä pysty selittämään täysin kaikkea havaittua.

Oli kyse sitten massiivisesta komeettaryöpystä, törmäyksistä tai jostain aivan muusta, tapahtuma on sattunut tähden kehityksen aikaskaalassa vastikään. Muutoin ainepilvi olisi ehtinyt kasautua yhteen tai tippua tähteen. Se, että ihmiskunnan onnistuu todistaa tällaista tapahtumaa, on varsin harvinaista. Toisaalta Kepler-avaruusteleskooppi, jolla löydöt tehtiin, seuraa samanaikaisesti noin 150000 tähteä. Suuri lukumäärä nostaa todennäköisyyksiä, että jollain niistä sattuu jossain vaiheessa jotain harvinaista.

”Joka tapauksessa kyse on todella kiinnostavasta mysteeristä, jonka selvittämiseen tarvitsemme lisää havaintoja”, Heidi Korhonen summaa tilanteen.

Lisätutkimuksia on luvassa, jos tai kun rahoitus vain löytyy.

Kepler-avaruusteleskooppi on kehitetty eritoten eksoplaneettojen löytämiseen.

Päivitys klo 20.20: Lisätty kommentti infrapunaongelmasta.

Otsikkokuva: Kevin Gill / Flickr

Yllä: Planeettakuntien kokovertailut. Ympyröiden koot kuvaavat kunkin planeetan massoja, eivät halkaisijoita.

Suomalaista mytologiaa

55 Cancri on kaksoistähtisysteemi. Päätähti on halkaisijaltaan suurempi kuin Aurinko, vaikkakin hiukan kevyempi. Sitä kiertää yli 1000 AU:n etäisyydellä (eli hyvin kaukana) pieni punainen kääpiötähti.

Tähden nimeksi on ehdotettu vainajien asuinpaikka Manalaa. Sen viiden planeetan nimet olisivat Aarni, Pohjola, Tuonela, Lintukoto sekä Vainajala.

Planeetat ovat suuria, pieninkin lähes Neptunuksen kokoinen. Massat ovat 8–1200 -kertaisia maapalloon verrattuna.

"Maailman aliseen" viittaavat nimet ovat osuvia kahdestakin syystä. Planeetat ovat ensinnäkin varsin kuumia, sillä niistä neljä kiertää tähteään reippaasti lähempänä kuin Maa Aurinkoa. Lähin kiepsahtaa tähden ympäri 18 tunnissa! Toisaalta planeettakunta lienee kaksi kertaa vanhempi kuin omamme, ja tähdessä on epätavallisen raskaita aineita.

Keskustähden erottaa kiikareilla Kravun tähdistön keskeltä. Tähden voi nähdä myös paljain silmin erittäin hyvissä olosuhteissa, eli pilvettömältä ja valosaasteettomalta yötaivaalta. Suomessa Kravun tähdistö nousee taivaanrannan ylle lokakuussa ja näkyy parhaiten helmi-maaliskuussa.

Päivä voisi ylläpitää elämää?

Toinen suomalaisittain merkittävä tähti sijaitsee Isossa Karhussa, aivan Pienen Leijonan rajalla. Tähti on hitusen Aurinkoa suurempi ja kirkkaampi ja erottuu yötaivaalta paljain silmin.

Systeemille on ehdotettu kahta suomalaisnimistöä.  Yhden ehdotuksen mukaan tähti olisi Virvatuli ja sen kaksi varmistettua planeettaa olisivat Terrakoti ja Lintukoto. Toisaalta tähden voisi nimetä myös Päiväksi, jolloin sen kiertolaiset olisivat yksinkertaisesti Aamu ja Ilta.

Myös kolmannesta planeetasta on selkeitä viitteitä, mutta sitä ei olla vielä nimeämässä.

Planeetat ovat suuria: sisin vastaisi kahta ja puolta Jupiteria, keskimmäinen on kaksi kertaa Saturnusta massiivisempi, ja kolmas lienee jotain 1–2 Jupiterin väliltä. Aamu ja Ilta kiertävät Päivää samalla etäisyydellä kuin oma asteroidivyöhykkeemme on. Kolmas olisi jossain Saturnuksen radan tuolla puolen, jos sitä nyt edes on.

Jättiläisplaneettojen radat ovat sellaisia, että "Päivän" elämän vyöhykkeen sisäkaarteessa voisi hyvinkin kierrellä yksi tai kaksi pientä maankaltaista planeettaa. Vaikka älykkään elämän, elämän tai edes elinkelpoisen planeetan todennäköisyys onkin varsin pieni, tähtijärjestelmää kohti on lähetetty jo kaksi viestiä. Ensimmäinen on perillä 2047 ja toinen keväällä 2049.

Jälkimmäinen viesti lähetettiin myös "Manalaan", sillä sen neljännen planeetan mahdollisilla kuilla voisi periaatteessa olla elämää. Viesti tupsahtaa perille vuonna 2044.

Epätodennäköisiä vastauksia näihin viesteihin saammekin sitten odotella ainakn vuosisadan loppuun.

Ethän kuitenkaan odota äänestämistä noin kauaa? Linkkejä klikkaamalla pääsee varmistamaan, että suomalaisnimet ikuistetaan taivaalle! Rekisteröitymistä ei tarvita, jokaisen tähden nimeä voi äänestää yhdestä IP-osoitteesta vain kertaalleen.

Päivitys klo 14: Lisätty tieto toisesta suomalaisehdotuksesta jälkimmäiselle tähdelle.