Lehdistötiedote

VLTI havaitsi eksoeläinratavaloa

Uusi haaste eksomaapallojen suoraan havaitsemiseen

3. marraskuuta 2014

Kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä on havainnut eksoeläinratavaloa lähellä yhdeksän lähellä sijaitsevan tähden elinkelpoisia vyöhykkeitä käyttämällä VLT-teleskoopin interferometrin täyttä tehoa. Tämä valo on tähden valoa, joka heijastuu asteroidien törmäysten ja komeettojen haihtumisen seurauksena muodostuneesta tomusta. Tällaisten suurten määrien tomua olemassaolo joidenkin tähtijärjestelmien sisäosissa saattaa aiheuttaa esteen Maan kaltaisten planeettojen suoralle havaitsemiselle tulevaisuudessa.

Käyttämällä VLT-teleskoopin interferometria (VLTI) lähi-infrapunavalon aallonpituuksilla [1] tähtitieteilijäryhmä havaitsi 92 läheistä tähteä luodatakseen niiden elinkelpoisten vyöhykkeiden lähellä sijaitsevan kuuman kaasun tuottamaa eksoeläinratavaloa ja yhdisti uuden havaintoaineiston aikaisempiin havaintoihin [2]. Kuuman eksoeläinratatomun hohtavien rakeiden aikaansaama tai näistä rakeista heijastuneen tähden valon aikaansaama kirkas eksoeläinratavalo havaittiin yhdeksän tutkitun tähden ympäriltä.

Maapallon pimeistä, tähtikirkkaista paikoista katsottuna eläinratavalo näyttää himmeältä, sumealta valkoiselta hohteelta, joka näkyy yötaivaalla hämärän päättymisen jälkeen tai juuri ennen aamunkoittoa. Sen saa aikaiseksi pikkuruisista hiukkasista heijastunut auringonvalo ja se näyttää ulottuvan ylös Auringon läheisyydestä. Tätä heijastunutta valoa ei havaita vain Maapallolta, vaan se on nähtävissä kaikkialla aurinkokunnassa.

Tässä uudessa tutkimuksessa havaittu hohde on paljon äärimmäisempi versio samasta ilmiöstä. Siinä missä tätä eksoeläinratavaloa eli muiden tähtien ympäriltä havaittavaa eläinratavaloa oli aikaisemminkin havaittu, oli tämä ensimmäinen järjestelmällinen tutkimus tästä ilmiöstä läheisten tähtien ympäristössä.

Toisin kuin aikaisemmissa havainnoissa tämä tutkimusryhmä ei havainnut tomua, joka myöhemmin muodostaa planeettoja, vaan pienten, aurinkokunnan asteroidien ja komeettojen kaltaisten planetesimaaleiksi kutsuttujen jokusten kilometrien kokoisten planeettojen törmäysten aikaansaamaa tomua. Tämänkaltainen tomu on myös aurinkokunnan eläinratavalon aiheuttaja.

"Jos me haluamme tutkia maankaltaisten planeettojen kehittymistä lähellä elinkelpoista vyöhykettä, meidän pitää havaita eläinratatomua tällä alueella muiden tähtien ympärillä," sanoo tutkimusjulkaisun pääkirjoittaja Steve Ertel ESO:sta ja ranskalaisesta Grenoblen yliopistosta. "Havaitsemalla ja luokittelemalla tämänkaltaista tomua muiden tähtien ympärillä voimme tutkia planeettajärjestelmien rakennetta ja kehittymistä."

Himmeän tomun havaitseminen lähellä häikäisevän kirkasta keskustähteä vaatii korkean resoluution havaintoja suurella kontrastilla. Useiden eri teleskooppien täsmälleen samaan aikaan keräämää valoa yhdistävä interferometria infrapunavalolla suoritettuna on toistaiseksi ainoa tekniikka, jolla tällaisia järjestelmiä on mahdollista havaita ja tutkia.

Käyttämällä VLTI:n tehokkuutta ja puskemalla havaintolaite tarkkuutensa ja tehokkuutensa äärirajoille tutkimusryhmä kykeni saavuttamaan noin kymmenen kertaa maailman muita havaintolaitteita paremman suorituskyvyn.

Kutakin tähteä kohti tutkimusryhmä käytti 1.8-metristä aputeleskooppia syöttääkseen valoa VLTI:iin. Missä voimakasta eksoeläinratavaloa oli tarjolla he kykenivät erottamaan täysin tomun laajat kiekot ja irrottamaan niiden heikon hohteen tähden hallitsevasta valosta [3].

Analysoimalla eksoeläinratavalotomun kiekkojen ympäröimien tähtien ominaisuuksia tutkimusryhmä havaitsi, että suurin osa tomusta löydettiin vanhempien tähtien ympäriltä. Tämä tulos oli hyvin yllättävä ja nostaa esiin kysymyksiä planeettajärjestelmien ymmärtämyksestämme. Kaiken tunnetun planetesimaalien törmäysten aiheuttaman tomunmuodostuksen pitäisi vähetä ajan myötä planetesimaalien määrän pienentyessä niiden tuhoutuessa.

Havaittujen kohteiden otos käsittää 14 tähteä, joilla eksoplaneettoja on raportoitu löydetyn. Kaikki nämä planeetat ovat samalla alueella järjestelmää kuin järjestelmien tomu, joka saa aikaan eksoeläinratavalon. Eksoeläinratavalon olemassaolo planeettajärjestelmissä saattaa aiheuttaa ongelman tuleville eksoplaneettojen tähtitieteellisille tutkimuksille.

Eksoeläinratatomun muodostus, jopa pienissä määrissä, saa Maan kaltaisten planeettojen havaitsemisen huomattavasti hankalammaksi suoralla kuvantamisella. Tässä kartoituksessa havaittu eksoeläinratavalo on luokkaa 1000 kertaa kirkkaampaa kuin Auringon ympäristössä nähtävä eläinratavalo. Aurinkokunnan kanssa yhtenevä määrä eläinratavaloa löytynee tähdiltä, joiden määrä on luultavimmin paljon suurempi kuin kartoituksessa löydetty määrä. Nämä havainnot ovat siten vasta ensimmäinen askel paljon yksityiskohtaisempiin eksoeläinratavalotutkimuksiin.

"Tällä kirkkaalla tasolla havaittu suuri löydösten määrä antaa ymmärtää, että tässä tutkimuksessa havaitsematta jääneiden, himmeämpää, joskin aurinkokunnan eläinratatomua paljon kirkkaampaa tomua käsittävien järjestelmien lukumäärä on merkittävä," selittää Liègen yliopiston Olivier Absil, yksi tutkimusjulkaisun kirjoittajista. "Tällaisen tomun olemassaolo niin useissa järjestelmissä saattaa siten muodostua esteeksi tuleville, Maan kaltaisia eksoplaneettoja suoraan kuvantaville havainnoille."

Lisähuomiot

[1] Tutkimusryhmä käytti VLTI:n PIONIER-vierailijahavaintolaitetta, joka kykenee interferometrian avulla yhdistämään kaikki Paranalin observatorion VLT-teleskoopin neljä aputeleskooppia tai kaikki neljä yksikköteleskooppia. Näin saatiin aikaan ei vain kohteiden äärimmäisen korkea resoluutio vaan myös suuri havaitsemistehokkuus.

[2] Aikaisemmat havainnot tehtiin optisen tähtitieteen interferometri CHARA:lla, jota käyttää Georgian osavaltioyliopiston Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA), sekä sen valokuitusignaalit yhdistävällä FLUOR:illa.

[3] Sivutuotteena nämä havainnot johtivat myös uusien, odottamattomien kumppanitähtien löytymiseen aineiston kaikkein massiivisimpia tähtiä kiertämässä. "Nämä uudet kumppanit antavat ymmärtää, että meidän pitäisi harkita uudelleen nykyinen tietämyksemme siitä moniko tämäntyyppinen tähti on itse asiassa kaksoistähti," sanoo Lindsay Marion, samaa havaintoaineistoa käyttäneen, tätä tutkimusta tukeneen lisäjulkaisun pääkirjoittaja.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa "A near-infrared interferometric survey of debris-disc stars. IV. An unbiased sample of 92 southern stars observed in H-band with VLTI/PIONIER”, jonka kirjoittivat S. Ertel et al. Julkaisu ilmestyy julkaisusarjassa Astronomy & Astrophysics. Täydentävä tutkimusjulkaisu kartoituksessa löytyneistä kumppanitähdistä on "Searching for faint companions with VLTI/PIONIER. II. 92 main sequence stars from the Exozodi survey", jonka kirjoittivat L. Marion et al. Julkaisu ilmestyy samassa julkaisusarjan numerossa.

Tutkimusryhmään kuuluvat S. Ertel (Université Grenoble Alpes, Ranska; ESO, Chile), O. Absil (Liègen yliopisto, Belgia), D. Defrère (University of Arizona, USA), J.-B. Le Bouquin (Université Grenoble Alpes), J.-C. Augereau (Université Grenoble Alpes), L. Marion (Liègen yliopisto), N. Blind (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Saksa), A. Bonsor (University of Bristol, Iso-Britannia), G. Bryden (California Institute of Technology, Pasadena, USA), J. Lebreton (California Institute of Technology) ja J. Milli (Université Grenoble Alpes).

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

• Tutkimusjulkaisu eksoeläinratavalosta
• Täydentävä tutkimusjulkaisu kumppanitähdistä
• Tiedote PIONIER-havaintolaitteesta

Yhteystiedot

Steve Ertel
European Southern Observatory
Santiago, Chile
Sähköposti: sertel@eso.org

Lindsay Marion
University of Liège
Liège, Belgium
Puh.: +32 4 366 97 58
Matkapuhelin: +32 472 347 742
Sähköposti: lindsay.marion@ulg.ac.be

Jean-Charles Augereau
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG)
Grenoble, France
Puh.: +33 (0)4 76 51 47 86
Sähköposti: Jean-Charles.Augereau@obs.ujf-grenoble.fr

Richard Hook
ESO education and Public Outreach Department
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@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