eso1337fi — Tutkimustiedote

Vanhin Auringon kaksonen on löydetty

ESO:n VLT-teleskooppi tarjoaa uusia johtolankoja litium-mysteerin ratkaisemiseksi

28. elokuuta 2013

Kansainvälinen brasilialaisten tähtitieteiljöiden johtama ryhmä on käyttänyt ESO:n VLT-teleskooppia tunnistaakseen ja tutkiakseen vanhinta tähän mennessä tunnettua Auringon kaksosta. Maapallolta 250 valovuoden etäisyydellä sijaitseva tähti HIP 102152 on enemmän Auringon kaltainen kuin mikään muu Auringon kaksonen — paitsi että se on lähes neljä miljardia vuotta vanhempi. Tämä vanhempi, mutta lähes identtinen, kaksonen tarjoaa meille ennennäkemättömän mahdollisuuden nähdä miltä Aurinko näyttää ikääntyessään. Uudet havainnot tarjoavat myös tärkeän ensimmäisen selvän linkin tähden iän ja sen litiumin määrän välillä sekä lisäksi vihjaavat, että tähteä HIP 102152 kiertää maankaltaisia kiviplaneettoja.

Tähtitieteilijät ovat tehneet havaintoja Auringosta teleskoopeilla vasta 400 vuotta, mikä on pikkuruinen murto-osa Auringon 4.6 miljardin vuoden iästä. Tähtemme historiaa ja tulevaa kehittymistä on hyvin vaikea tutkia, mutta voimme tehdä sen metsästämällä harvinaisia tähtiä, jotka ovat lähes täsmälleen omamme kaltaisia, mutta eri vaiheessa elämäänsä. Tähtitieteilijät ovat nyt tunnistaneet tähden, joka on periaatteessa Aurinkomme identtinen kaksonen, mutta 4 miljardia vuotta vanhempi. On lähes kuin näkisi todellisen elämän version kaksosparadoksista toiminnassa [1].

Jorge Melendez (Universidade de São Paulo, Brasilia), tutkimusryhmän johtaja ja uuden tutkimusjulkaisun kanssakirjoittaja selittää: "Vuosikymmenten ajan tähtitieteilijät ovat etsineet Auringon kaksosia tunteakseen oman elämää ylläpitävän Aurinkomme paremmin. Hyvin harvoja on kuitenkin löydetty ensimmäisen jälkeen vuonna 1997. Olemme nyt taltioineet loistavan laatuista spektriä VLT-teleskoopilla ja voimme tutkia Auringon kaksosia äärimmäisen tarkasti vastataksemme kysymykseen onko Aurinko erityinen."

Tutkimusryhmä tutki kahta Auringon kaksosta [2] — yhtä, jonka uskottiin olevan Aurinkoa nuoremman (18 Scorpii) ja toista, jonka uskottiin olevan vanhemman (HIP 102152). He käyttivät ESO:n Paranalin observatoriolla sijaitsevan VLT-teleskoopin (Very Large Telescope) UVES-spektrograafia jakaakseen valon osaväreihinsä niin, että näiden tähtien kemiallista koostumusta ja muita ominaisuuksia voitiin tutkia suurella tarkkuudella.

He huomasivat, että HIP 102152 Kauriin tähdistössä (Capricornus) on vanhin tähän mennessä tunnettu Auringon kaksonen. Sen arvioidaan olevan 8.2 miljardia vuotta vanhan, verrattuna oman Aurinkomme 4.6 miljardiin vuoteen. Toisaalta 18 Scorpii vahvistettiin Aurinkoa nuoremmaksi — noin 2.9 miljardin vuoden ikäiseksi.

Auringon ikivanhan kaksostähden HIP 102152 tutkiminen tarjoaa tiedemiehille mahdollisuuden ennustaa mitä saattaa tapahtua omalle Auringollemme, kun se saavuttaa tuon iän ja he ovat jo tehneet yhden merkittävän havainnon. "Eräs asia, jonka halusimme selvittää oli se onko Auringon koostumus tyypillinen," sanoo Melendez. "Kaikkein tärkeintä on miksi se sisältää niin omituisen vähän litiumia."

Litium, jaksollisen järjestelmän kolmas alkuaine, muodostui alkuräjähdyksessä vedyn ja heliumin kanssa. Tähtitieteilijät ovat pohtineet vuosia miksi joissakin tähdissä näyttäisi olevan vähemmän litiumia kuin toisissa. Uusien, tähdestä HIP 102152 tehtyjen havaintojen myötä tähtitieteilijät ovat ottaneet ison askeleen kohti tämän mysteerin ratkaisemista selvittämällä vahvan riippuvuussuhteen Auringon kaltaisten tähtien iän ja niiden litiumin määrän välillä.

Meidän omalla Auringollamme on nyt vain 1% siitä litiumin määrästä, joka oli käytettävissä sen muodostaneessa materiassa. Nuorempien Auringon kaksosten tutkimukset ovat vihjanneet siihen, että nämä nuoret sisarukset käsittävät merkittävästi suurempia määriä litiumia, mutta tähän asti tiedemiehet eivät ole kyenneet todistamaan selvää riippuvuussuhdetta iän ja litiumin määrän välillä [3].

TalaWanda Monroe (Universidade de São Paulo), uuden tutkimusjulkaisun pääkirjoittaja päättää: "Me olemme havainneet, että tähdessä HIP 102152 on hyvin pieniä määriä litiumia. Tämä osoittaa selvästi ensimmäistä kertaa, että vanhemmilla Auringon kaksosilla todellakin on vähemmän litiumia kuin omalla Auringollamme tai nuoremmilla Auringon kaksosilla. Voimme nyt olla varmoja siitä, että tähdet tuhoavat jotenkin litiuminsa ikääntyessään ja että Auringon litiumin määrä vaikuttaa normaalilta ikäisekseen." [4]

Viimeinen käänne tarinassa on, että tähdellä HIP 102152 on epätavallinen kemiallinen koostumus, joka on hiuksenhienosti erilainen kuin useimmilla muilla Auringon kaksosilla, mutta samankaltainen kuin Auringolla. Niillä on molemmilla vajaus alkuaineista, jotka ovat yleisiä meteoriiteissa ja Maapallolla. Tämä on vahva vihje siitä, että tähteä HIP 102152 saattaa kiertää Maan kaltaisia kiviplaneettoja [5].

Lisähuomiot

[1] Kaksosparadoksi on monille tuttu: yksi identtinen kaksonen lähtee avaruusmatkalle ja palaa Maapallolle sisarustaan nuorempana. Vaikka tässä tapauksessa ei ole kysymys aikamatkailusta, näemme kaksi hyvin erilaista ikää näille kahdelle hyvin samankaltaiselle tähdelle — tuokiokuvia Auringon elämästä erilaisissa vaiheissa.

[2] Auringon kaksoset, Auringon vastineet ja Auringon kaltaiset tähdet ovat erilaisia luokkia tähtiä riippuen niiden samankaltaisuudesta Aurinkomme kanssa. Auringon kaksoset ovat samankaltaisimpia Aurinkomme kanssa, sillä niillä on hyvin samankaltainen massa, lämpötila ja kemiallinen koostumus. Auringon kaksoset ovat harvinaisia, mutta muut luokat, joissa samankaltaisuus ei ole niin tarkka, ovat paljon yleisempiä.

[3] Aikaisemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että tähden litiumin määrään saattaa myös vaikuttaa, jos sillä on jättiläisplaneettoja (eso0942, eso0118, Nature-julkaisu), joskin tulokset ovat kiistanlaiset (ann1046).

[4] On yhä epäselvää kuinka paljon litiumia tarkalleen tuhoutuu tähdissä, vaikka useita prosesseja on ehdotettu litiumin kulkeutumiseksi tähden pinnalta sen syvempiin kerroksiin, joissa se sitten tuhoutuu.

[5] Jos tähdessä on vähemmän yleisesti kiviplaneetoista löytyviä alkuaineita, viittaa tämä siihen, että sillä todennäköisesti on maankaltaisia kiviplaneettoja, koska tällaiset planeetat kaappaavat tällaiset alkuaineet niiden muodostuessa tähteä ympäröivässä laajassa kiekossa. Ehdotusta, että tähteä HIP 102152 saattaa kiertää tällaisia planeettoja tukee lisäksi ESO:n HARPS-spektrograafilla tehty tämän tähden radiaalinopeuden monitorointi, joka viittaa siihen, että tähden asuttavan vyöhykkeen sisäpuolella ei ole jättiläisplaneettoja. Tämä mahdollistaisi mahdollisten Maan kaltaisten planeettojen olemassaolon tähden HIP 102152 ympärillä. Järjestelmissä, joissa jättiläisplaneetat sijaitsevat lähellä tähteään, mahdollisuudet löytää maankaltaisia planeettoja ovat paljon pienemmät sillä nämä pienet kivikappaleet häiriintyisivät ja hajoaisivat.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa “High precision abundances of the old solar twin HIP 102152: insights on Li depletion from the oldest Sun”, jonka kirjoittivat TalaWanda Monroe et al. Julkaisu ilmestyy julkaisusarjassa Astrophysical Journal Letters.

Tutkimusryhmään kuuluvat TalaWanda R. Monroe, Jorge Meléndez (Universidade de São Paulo, Brasilia [USP]), Iván Ramírez (The University of Texas at Austin, USA), David Yong (Australian National University, Australia [ANU]), Maria Bergemann (Astrofysiikan Max Planck -instituutti, Saksa), Martin Asplund (ANU), Jacob Bean, Megan Bedell (University of Chicago, USA), Marcelo Tucci Maia (USP), Karin Lind (Cambridgen yliopisto, Iso-Britannia), Alan Alves-Brito, Luca Casagrande (ANU), Matthieu Castro, José-Dias do Nascimento (Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Brasilia), Michael Bazot (Centro de Astrofísica da Universidade de Porto, Portugali) ja Fabrício C. Freitas (USP).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 15 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, 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 maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, vallankumouksellisen ALMA-teleskoopin eurooppalainen yhteistyökumppani. Parhaillaan ESO suunnittelee 39-metrin kokoista optisen/lähi-infrapuna-alueen European Extremely Large -teleskooppia (E-ELT) josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

Yhteystiedot

Rami Rekola
Tuorlan observatorio
Piikkiö, Finland
Puh.: +358 2 333 8981
Matkapuhelin: +358 44 967 2424
Sähköposti: rareko@utu.fi

TalaWanda R. Monroe
Universidade de São Paulo
São Paulo, Brazil
Puh.: +55 11 3091 2815
Sähköposti: tmonroe - at - usp.br (replace "- at - " with "@")

Jorge Meléndez
Universidade de São Paulo
São Paulo, Brazil
Puh.: +55 11 3091 2840
Sähköposti: jorge.melendez@iag.usp.br

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

Tämä on ESOn lehdistötiedotteen käännös eso1337.
Bookmark and Share

Tiedotteesta

Tiedote nr.:eso1337fi
Nimi:HIP 102152
Type:• Milky Way : Star
Facility:Very Large Telescope
Science data:2013ApJ...774L..32M

Kuvat

Auringon kaltaisen tähden elämän kulku (merkinnöin)
Auringon kaltaisen tähden elämän kulku (merkinnöin)
Kuva tähdestä HIP 102152
Kuva tähdestä HIP 102152
Laajan näkökentän kuva alueesta Auringon kaltaisen tähden HIP 102152 ympärillä
Laajan näkökentän kuva alueesta Auringon kaltaisen tähden HIP 102152 ympärillä
Auringon kaksosen elämän kulku
Auringon kaksosen elämän kulku
Auringon kaksonen HIP 102152 Kauriin tähdistössä
Auringon kaksonen HIP 102152 Kauriin tähdistössä

Videot

Auringon kaltaisen tähden elämän kulku
Auringon kaltaisen tähden elämän kulku
Zoomaten vanhimpaan Auringon kaksoseen HIP 102152
Zoomaten vanhimpaan Auringon kaksoseen HIP 102152

Katso myös