eso2010fi — Tutkimustiedote

Kosminen mysteeri: ESO:n teleskooppi havaitsi massiivisen tähden katoamisen

30. kesäkuuta 2020

Euroopan eteläisen observatorion Very Large Telescope eli VLT-kaukoputken avulla tähtitieteilijät ovat havainneet kääpiögalaksissa epävakaan massiivisen tähden katoamisen. Tutkijat arvelevat, että tämä voisi viitata siihen, että tähti muuttui vähemmän kirkkaaksi ja osittain pölyn peittämäksi. Vaihtoehtoinen selitys on se, että tähti romahti mustaksi aukoksi ilman supernovaräjähdystä. ”Jos tämä on totta”, ryhmänjohtaja ja tohtoriopiskelija Andrew Allan Trinity College Dublinista Irlannista sanoi”, niin tämä olisi ensimmäinen suora havainto tällaisesta hirviötähdestä, joka päättää elämänsä tällä tavalla”.

Vuosina 2001—2011 eri tähtitieteilijäryhmät tutkivat salaperäistä massiivista tähteä, joka sijaitsee Kinman nimisessä kääpiögalaksissa. Heidän havaintonsa osoittivat sen olevan evoluutionsa myöhäisessä vaiheessa. Allan ja hänen yhteistyökumppaninsa Irlannissa, Chilessä ja Yhdysvalloissa halusivat saada lisätietoja siitä, kuinka hyvin massiiviset tähdet lopettavat elämänsä. Kohde Kinman kääpiögalaksissa vaikutti täydelliseltä kohteelta. Kun he suuntasivat ESO:n VLT:n kohti kaukaista galaksia vuonna 2019, he eivät enää löytäneet merkkiäkään tähdestä. ”Sen sijaan yllätyimme, kun saimme tietää, että tähti oli kadonnut!”, kertoo Allan, joka johti tänään Monthly Notices of the Royal Astronomical Society -lehdessä julkaistua tutkimusta tähdestä.

Noin 75 miljoonan valovuoden päässä Vesimiehen tähdistössä sijaitseva Kinman kääpiögalaksi on liian kaukana tähtitieteilijöille, jotta sen yksittäisiä tähtiä voitaisiin nähdä, mutta he pystyvät havaitsemaan epäsuoria merkkejä joistakin tähdistä. Vuosina 2001—2011 galaksista tulevassa valossa oli johdonmukaisia todisteita siitä, että galaksissa on ‘kirkas sininen muuttujatähti’, joka on noin 2,5 miljoonaa kertaa Aurinkoa kirkkaampi. Tämäntyyppiset tähdet ovat epävakaita, ja niiden spektrissä ja kirkkaudessa näkyy satunnaisia dramaattisia muutoksia. Näiden muutosten seurauksena valovoimaiset siniset muuttujat jättävät jälkeensä tiettyjä merkkejä, joita tutkijat voivat tunnistaa. Nämä olivat kuitenkin poissa tutkimusryhmän vuonna 2019 keräämästä datasta, jolloin he jäivät miettimään, mitä tähdelle oli tapahtunut. ”Olisi erittäin epätavallista, että näin massiivinen tähti katoaisi tuottamatta kirkasta supernovaräjähdystä”, Allan sanoi.

Ryhmä käänsi ensimmäisen kerran ESPRESSO-instrumentin tähteä kohti elokuussa 2019 käyttäen neljää VLT:n 8-metristä teleskooppia samanaikaisesti. Mutta he eivät kuitenkaan löytäneet merkkejä aiemmin valovoimaisesta tähdestä. Muutamaa kuukautta myöhemmin ryhmä kokeili myös ESO:n VLT:ssä olevaa X-shooter- instrumenttia, mutta he eivät löytäneet taaskaan jälkeäkään tähdestä.

”Olemme ehkä havainneet yhden paikallisen Universumin massiivisimmista tähdistä häviävän hellästi yöhön”, tiimin jäsen Jose Groh, myös Trinity College Dublinista, sanoi. ” Löytöämme ei olisi tehty ilman tehokkaita ESO:n 8-metrin kokoluokan kaukoputkia ja ilman niiden ainutlaatuista instrumentointia, sekä ilman nopeaa pääsyä näihin laitteisiin, mikä tuli mahdolliseksi Irlannin äskettäin tekemän ESO:n liittymissopimuksen mukaisesti”. Irlannista tuli ESO:n jäsenvaltio syyskuussa 2018.

Tämän jälkeen tutkimusryhmä tutki vanhempia data-aineistoja, jotka kerättiin X-shooter ja UVES-instrumenteilla Chilen Atacaman autiomaassa sijaitsevalla ESO:n VLT:llä ja muualla sijaitsevilla teleskooppeilla. ”ESO Science Archive Facility-työkalun avulla pystyimme löytämään ja tutkimaan saman kohteen tietoja vuosilta 2002 ja 2009”, kertoo tutkimukseen osallistunut Chilen ESO:n henkilökunnan tähtitieteilijä Andrea Mehner. ”Vertailu vuoden 2002 korkean resoluution UVES-spektrin ja ESO:n uusimman korkean resoluution spektrografin ESPRESSO:n vuonna 2019 saatujen havaintojen välillä oli erityisen paljastavaa sekä tähtitieteellisessä mielessä että instrumentoinnin kannalta.”

Vanhat tiedot viittasivat siihen, että Kinman kääpiögalaksin tähdellä olisi voinut olla käynnissä voimakas purkausjakso, joka todennäköisesti päättyi joskus vuoden 2011 jälkeen. Tämän kaltaiset kirkkaat siniset muuttujatähdet ovat alttiita jättimäisille purkauksille elämänsä aikana, mikä aiheuttaa tähtien massahäviön äkillistä kasvua jolloin niiden kirkkaus kasvaa dramaattisesti.

Tähtitieteilijät ovat havaintojensa ja malliensa perusteella ehdottaneet kahta selitystä tähden katoamiselle ja supernovan puuttumiselle, jotka myös liittyvät tähän mahdolliseen purkaukseen. Purkaus on saattanut johtaa siihen, että kirkas sininen muuttujatähti on muuttunut vähemmän valovoimaiseksi tähdeksi ympärillä olevan pölyn vaikutuksesta. Tutkimusryhmän mukaan tähti on toisaalta saattanut romahtaa mustaksi aukoksi tuottamatta supernovaräjähdystä. Tämä olisi harvinainen tapahtuma. Nykyisen käsityksemme mukaan suurin osa massiivisista tähdistä päättää elämänsä supernovana.

Tähden kohtalon selvittäminen vaatii vielä tulevia tutkimuksia. Vuonna 2025 toimintansa suunnitellusti aloittava ESO:n Extremely Large Telescope eli ELT-kaukoputki pystyy erottamaan yksittäisiä tähtiä kaukaisissa galakseissa, kuten Kinman kääpiögalaksissa ja tulee auttamaan tämän kaltaisien kosmisten mysteerien ratkaisemisessa.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esiteltiin artikkelissa “The possible disappearance of a massive star in the low metallicity galaxy PHL 293B”, joka julkaistiin tänään Monthly Notices of the Royal Astronomical Society -lehdessä.

Tutkimusryhmässä mukana olivat: Andrew Allan (School of Physics, Trinity College Dublin, Irlanti [TCD]), Jose J. Groh (TCD), Andrea Mehner (European Southern Observatory, Chile), Nathan Smith (Steward Observatory, University of Arizona, USA [Steward Observatory]), Ioanna Boian (TCD), Eoin Farrell (TCD), Jennifer E. Andrews (Steward Observatory).

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

Andrew Allan
Trinity College Dublin
Dublin, Ireland
Puh.: +353 872921396
Sähköposti: allana@tcd.ie

Jose H. Groh
Trinity College Dublin
Dublin, Ireland
Sähköposti: jose.groh@tcd.ie

Andrea Mehner
European Southern Observatory
Santiago, Chile
Sähköposti: amehner@eso.org

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 eso2010.

Tiedotteesta

Tiedote nr.:eso2010fi
Nimi:Kinman Dwarf galaxy
Tyyppi:Local Universe : Star : Type : Variable
Local Universe : Galaxy : Type : Irregular
Facility:Very Large Telescope
Instruments:ESPRESSO, UVES, X-shooter

Kuvat

Artist’s impression of the disappearing star
Artist’s impression of the disappearing star
Englanniksi
Hubble image of the Kinman Dwarf galaxy
Hubble image of the Kinman Dwarf galaxy
Englanniksi
Location of the Kinman Dwarf galaxy in the constellation of Aquarius
Location of the Kinman Dwarf galaxy in the constellation of Aquarius
Englanniksi
Wide-field view of the region of the sky where the Kinman Dwarf galaxy  is located
Wide-field view of the region of the sky where the Kinman Dwarf galaxy is located
Englanniksi

Videot

ESOcast 225 Light: ESO Telescope Captures Disappearance of Massive Star
ESOcast 225 Light: ESO Telescope Captures Disappearance of Massive Star
Englanniksi
Artist’s animation of the disappearing star
Artist’s animation of the disappearing star
Englanniksi
Zooming in to the Kinman Dwarf galaxy
Zooming in to the Kinman Dwarf galaxy
Englanniksi

Katso myös