eso2009fi — Tutkimustiedote

ESO:n data on osoittanut, että kuumia tähtiä vaivaavat jättimäiset magneettiset pilkut

1. kesäkuuta 2020

Tähtitietelijät ovat saaneet euroopan eteläisen observatorion (ESO) teleskooppien avulla selville, että tähtijoukoissa pilleksivien äärimmäisten kuumien tähtien pinnalla on jättimäisiä pilkkuja. Näitä tähtiä ei pelkästään vaivaa magneettiset pilkut, vaan joissakin ilmenee superflare-ilmiöitä. Nämä ovat useita miljoonia kertoja voimakkaampia räjähdyksiä, kuin vastaavat auringonpurkaukset. Tänään Nature Astronomy lehdessä julkaistut tulokset auttavat tähtitietelijöitä ymmärtämään paremmin näitä arvoituksellisia tähtiä ja ne avaavat uusia ovia tähtien tutkimuksen mysteerien ratkaisuihin.

Yazan Momanyn johtama tutkimusryhmä INAF:in Padovan tähtitieteen observatoriolta tutki aivan erityisiä tähtiä, jotka tunnetaan nimellä äärimmäiset horisointaalihaaran tähdet. Nämä ovat tähtiä, joiden massa on noin puolet Auringon massasta, mutta ne ovat neljä tai viisi kertaa kuumempia. “Nämä kuumat ja pienet tähdet ovat erityisiä, koska tiedämme, että ne ovat ohittamassa yhtä elämänsä viimeisimmistä hetkistä tavallisena tähtenä ja ne kuolevat ennenaikaisesti”, Momany sanoi. Hän oli aikaisemmin ESO:n tähtitieteilijä Paranalin observatoriolla Chilessä. “Meidän galaksissamme nämä erityiset kuumat kohteet yhdistetään tavallisesti läheisen kumppanitähden läsnäoloon”.

Yllättäen suurimmalla osalla näistä äärimmäisistä horosontaalihaaran tähdistä ei kuitenkaan ole seuralaistähteä, vaikka ne sijaitsevatkin tiheissä tähtien ryhmissä, joita kutsutaan pallomaisiksi tähtijoukoiksi. Tutkimusryhmän ESO:n teleskooppien avulla tekemä tähtien pitkän aikavälin monitorointi paljasti myös, että näissä arvoituksellisissa kohteissa oli vielä jotain enemmänkin. Kolmea eri pallomaista tähtijoukkoa tutkittaessa Momany ja hänen kollegansa huomasivat, että useat äärimmäisen horisontaalihaaran tähdet muuttivat kirkkauttaan säännöllisesti vain muutamien päivien tai viikkojen aikaskaalassa.

“Kun kaikki muut tekijät oli eliminoitu, niin jäljelle jäi vain yksi mahdollisuus, joka selittäisi kirkkausvaihtelut”, tutkimuksen yksi tekijöistä INAF:in tähtitieteelliseltä observatoriolta Padovasta Italiasta (ja aikaisemmin ESO Fellow) Simone Zaggia kertoi: “näiden tähtien täytyy olla pilkkujen peitossa!” 

Äärimmäisen horsisontaalihaaran tähtien pilkut näyttävät olevan melko erilaisia oman Aurinkomme tummiin auringonpilkkuihin verrattuna, vaika molempien syynä onkin magneettikentät. Näissä kuumissa ja äärimmäisissä tähdissä pilkut ovat kirkkaampia ja kuumempia, kuin niitä ympäröivä pinta. Auringopilkuissa tilanne on päinvastoin, eli näemme pilkut tummina pisteinä auringon pinnalla, koska ne ovat viileämpiä kuin ympäristönsä. Äärimmäisen horisontaalihaaran tähtien pilkut ovat myös huomattavasti suurempia kuin auringonpilkut ja voivat kattaa jopa neljänneksen tähden pinnasta. Nämä pilkut ovat uskomattoman kestäviä ja ne voivat säilyä vuosikymmeniä, kun taas yksittäiset auringonpilkut ovat ohimenevä ilmiö, jotka ovat näkyvissä muutamasta päivästä kuukauteen. Kuuman tähden pyöriessä pinnalla olevat pilkut tulevat ja menevät näkösäteen yli, jolloin näemme tähden kirkkaudessa selvästi havaittavia muutoksia.

Pilkkujen aiheuttamien kirkkausvaihteluiden lisäksi ryhmä huomasi myös, että muutamissa äärimmäisen horsintaalihaaran tähdissä esiintyi superpurkauksia  (superflares), jotka ovat äkillisiä energiapurkauksia ja ne viittaavat myös magneettikenttien olemassaoloon. “Ne ovat samankaltaisia, kuin oman Aurinkomme flarepurkaukset, mutta noin kymmenen miljoonaa kertaa voimakkaampia”, yksi tutkimuksessa mukana olleista tähtitieteilijä ESO:n Saksan päämajasta Henri Boffin sanoi. “Tällainen ilmiö ei todellakaan ollut oletettua ja havainto korostaa magneettikenttien merkitystä tällaisten tähtien ominaisuuksien selvittämisessä”.

Kuuden vuosikymmenen jälkeen yritettyämme ymmärtää äärimmäisen horsisontaalihaaran tähtiä tähtitieteilijöillä on vihdoin niistä parempi käsitys. Tämä löytö voi auttaa myös voimakkaiden magneettikenttien alkuperän selvittämisessä, joita löytyy useista valkoisista kääpiöistä. Nämä ovat Auringon kaltaisten tähtien lopputiloja ja niissä on samankaltaisuuksia äärimmäisten horisontaalitähtien kanssa. “Jos tilannetta tarkastellaan laajemmassa mittakaavassa”, tutkimusryhmän jäsen ja entinen ESO Fellow David Jones (Instituto de Astrofísica de Canarias, Espanja) sanoi, “niin kaikkien kuumien tähtien kirkkauksien muutokset nuorista Auringon kaltaisista tähdistä vanhoihin äärimmäisen horisontaalihaaran tähtiin, sekä kauan jo kuolleina olleisiin valkoisiin kääpiöihin voidaan yhdistää toisiinsa. Näiden kaikkien kohteiden voidaan siis omaavan magneettisia pilkkuja pinnoillaan”.

Tämän tuloksen saamiseksi tähtitieteilijät käyttivät useita eri instrumentteja ESO:n Very Large Telescope eli VLT-kaukoputkessa. Näihin kuuluivat VIMOS, FLAMES ja FORS2, sekä OmegaCAM, joka on kiinnitettynä VLT Survey kaukoputkeen Paranalin observatoriolla. He käyttivät myös ULTRACAM:ia New Technology kaukoputkessa ESO:n La Sillan observatoriolla, joka sijaitsee myös Chilessä. Läpimurto saatiin, kun ryhmä havaitsi tähtiä spektrin lähiultraviolettialueella, jolloin he pystyivät näkemään pallomaisten tähtijoukkojen äärimmäiset ja kuumat tähdet, jotka erottuivat kirkkaina viileämmistä tähdistä.

Lisätietoa

Tämä tutkimus on esitelty artikkelissa: “A plague of magnetic spots among the hot stars of globular clusters”, joka on tänään julkaistu Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-020-1113-4) lehdessä.

Tutkimusryhmässä mukana ovat seuraavat ryhmät: Y. Momany (INAF Astronomical Observatory of Padua, Italia [INAF Padua]), S. Zaggia (INAF Padua), M. Montalto (Department of Physics and Astronomy, University of Padua, Italia [U. Padua]), D. Jones (Instituto de Astrofísica de Canarias and Department of Astrophysics, University of La Laguna, Teneriffa, Espanja), H.M.J. Boffin (European Southern Observatory, Garching, Saksa, S. Cassisi (INAF Astronomical Observatory of Abruzzo and INFN Pisa, Italia), C. Moni Bidin (Instituto de Astronomia, Universidad Catolica del Norte, Antofagasta, Chile), M. Gullieuszik (INAF Padua), I. Saviane (European Southern Observatory, Santiago, Chile), L. Monaco (Departamento de Ciencias Fisicas, Universidad Andreas Bello, Santiago, Chile), E. Mason (INAF Astronomical Observatory of Trieste, Italia), L. Girardi (INAF Padua), V. D’Orazi (INAF Padua), G. Piotto (U. Padua), A.P. Milone (U. Padua), H. Lala (U. Padua), P.B. Stetson (Herzberg Astronomy and Astrophysics, National Research Council, Victoria, Kanada), ja Y. Beletsky (Las Campanas Observatory, Carnegie Institution of Washington, La Serena, Chile).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja ylivoimaisesti maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Irlanti, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta, joiden lisäksi Chile toimii laitteistojen sijoitusmaana ja Australia strategisena kumppanina. 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 VLT-teleskooppi (Very Large Telescope) ja siihen liittyvä, maailmanlaajuisesti johtava VLTI-interferometri, sekä kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja VST-teleskooppi näkyvän valon aallonpituuksilla. Paranalilla ESO tulee myös hallinnoimaan ja operoimaan eteläistä Tšerenkov-teleskooppien verkostoa (Cherenkov Telescope Array South), mikä on maailman suurin ja herkin gammasäteilyä havainnoiva observatorio. ESO on myös merkittävä kumppani kahdessa Chajnantorin laitteistossa, APEX-teleskoopissa ja ALMA-teleskoopissa, joka on maailman suurin tähtitieteellinen projekti. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista ELT-teleskooppia (Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

Yhteystiedot

Pasi Nurmi
Turun yliopisto, Tiedekeskus
Turku, Suomi
Matkapuhelin: +358294504358
Sähköposti: pasnurmi@utu.fi

Yazan Al Momany
INAF - Osservatorio Astronomico di Padova
Padua, Italy
Puh.: +39 333 6297662
Sähköposti: yazan.almomany@inaf.it

Henri Boffin
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Sähköposti: hboffin@eso.org

David Jones
Instituto de Astrofísia de Canarias (IAC)
Tenerife, Spain
Puh.: +34 63 8982356
Sähköposti: djones@iac.es

Simone Zaggia
INAF - Osservatorio Astronomico di Padova
Padua, Italy
Puh.: +39 (0)49 8293533
Sähköposti: simone.zaggia@inaf.it

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: pio@eso.org

Connect with ESO on social media

Tämä on ESO:n lehdistötiedotteen käännös eso2009.

Tiedotteesta

Tiedote nr.:eso2009fi
Tyyppi:Unspecified : Star : Grouping : Cluster
Facility:New Technology Telescope, Very Large Telescope, VLT Survey Telescope
Instruments:FLAMES, FORS2, OmegaCAM, VIMOS
Science data:2020NatAs...4.1092M

Kuvat

Artist’s impression of star plagued by giant magnetic spot
Artist’s impression of star plagued by giant magnetic spot
Englanniksi
Spots on the Sun vs spots on extreme horizontal branch stars (artist's impression)
Spots on the Sun vs spots on extreme horizontal branch stars (artist's impression)
Englanniksi

Videot

ESOcast Light 223: Hot Stars are Plagued by Giant Magnetic Spots
ESOcast Light 223: Hot Stars are Plagued by Giant Magnetic Spots
Englanniksi
Animation of star plagued by giant magnetic spot
Animation of star plagued by giant magnetic spot
Englanniksi
Spots on the Sun vs spots on extreme horizontal branch stars (animation)
Spots on the Sun vs spots on extreme horizontal branch stars (animation)
Englanniksi

Katso myös