Lehdistötiedote

Sykkivän tähden mysteeri ratkaistu

24. marraskuuta 2010

Kansainvälinen tähtitieteilijöiden tutkimusryhmä on onnistunut ratkaisemaan vuosikymmeniä
vanhan mysteerin havaitsemalla kaksoistähteä, missä sykkivä Kefeidi-muuttuja ja normaali tähti
peittävät vuoron perään toisensa. Kaksoistähden radan harvinaisen hyvä asento on mahdollistanut
Kefeidin massan mittaamisen ennennäkemättömän tarkasti. Tähän asti tutkijoilla on ollut kaksi
toisiinsa sopimatonta mallia Kefeidien massalle. Nämä havainnot osoittavat, että tähtien sykkimiseen
perustuva massaennuste pitää hyvin paikkansa, kun taas tähtien kehitysteoriaan perustuva ennuste
ei sovi havaintoihin.

Grzegorz Pietrzynskin (Universidad de Concepcion, Chile, Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego, Poland) johtaman tiimin tulokset julkaistaan Nature lehden 25.11.2010 numerossa.

Grzegorz Pietrzynski valottaa tärkeää löytöä: "Käyttäen ESO:n La Silla observatorion 3.6m kaukoputkea ja HARPS-instrumenttia, muiden kaukoputkien ohella, olemme pystyneet mittaamaan Kefeidin massan paljon paremmin kuin koskaan aiemmin. Tämä uusi mittaustulos mahdollistaa kahden kilpailevan massamallin vertaamisen suoraan havaintoihin ja kertoo kumpi niistä pitää paikkansa."

Klassiset Kefeidi-muuttujat, tai Kefeidit, ovat epästabiileja paljon Aurinkoa suurempia ja kirkkaampia tähtiä [1]. Ne laajenevat ja kutistuvat säännöllisellä jaksolla, jonka pituus voi vaihdella muutamasta päivästä useisiin kuukausiin. Kefeidien kirkastumisen ja himmenemisen periodi riippuu suoraan tähden kirkkaudesta niin, että kirkkammilla tähdillä jakso on pitempi. Tämä ainutlaatuinen periodi-kirkkaus riippuvuus tekee Kefeideistä yhden parhaista tavoista mitata etäisyyksiä lähigalakseihin ja siten edelleen kartoittaa koko maailmankaikkeuden mittasuhteita [2]. 

Ikävä kyllä, huolimatta Kefeidien tärkeydestä, niiden rakennetta ei täysin tunneta. Tähtien sykkimisteoriasta johdetut massaennusteet ovat 20-30% pienempiä kuin tähtien kehitysteorian ennustamat massat. Tämä eri teorioiden välinen ero on tunnettu jo 1960-luvulta asti.

Tämän mysteerin ratkaisemiseksi, tähtitieteilijöiden oli löydettävä pimenevä, Kefeidin sisältävä kaksoistähti.Näissä ns. pimennysmuuttujissa kaksoistähden molemmat komponentit pimentävät vuoron perään toisensa. Pimenevät kaksoistähdet tarjoavat mahdollisuuden mitata molempien tähtien massat erittäin tarkasti [3].Ikävä kyllä, sekä Kefeidit, että pimennysmuuttujat ovat harvinaisia, joten Kefeidin löytäminen pimenevästä kaksoistähdestä vaikutti hyvin epätodennäköiselle. Yhtään moista systeemiä ei tunneta omassa Linnunradassamme.

Wolfgang Gieren, eräs tutkimusryhmän jäsenistä, jatkaa: "Onnistuimme löytämään etsimämme kaksoistähden aivan viime aikoina Suuresta Magellanin Pilvestä. Kaksoistähden toisena komponenttina on 3.8 päivän periodin omaava Kefeidi. Toinen komponentti on Kefeidiä hieman suurempi ja viileämpi. Tähdet kiertävät toistensa ympäri kerran 310 päivässä. Kohteen kaksoistähtiluonne selvisi heti kun havaitsimme sitä La Silla observatorion HARPS-spektrografilla."

Havaitsijat mittasivat huolellisesti OGLE-LMC-CEP0227 [4] nimellä tunnetun kohteen kirkkausmuutokset, kun kaksoistähden komponentit vuoron perään peittivät toisensa. He käyttivät myös HARPSia, sekä muita spektrografeja, mitatakseen tähtien radiaalinopeudet maata kohti. Mitatut nopeudet koostuvat sekä tähtien nopeuksista radallaan toistensa ympäri, että Kefeidin pinnan laajenemis- ja supistumisliikkeestä.

Nämä hyvin tarkat ja täydelliset havainnot mahdollistivat ratanopeuksien, tähtien kokojen ja massojen erittäin tarkat mittaukset - ylittäen reilusti tarkkuudessaan kaikki aiemmat mittaukset. Kefeidin massa tunnetaan nyt noin 1% tarkkuudella ja se sopii täsmälleen tähtien sykkimisteorian ennusteisiin. Sen sijaan tähtien kehitysteorian ennustama suurempi massa osoittautui vääräksi.

Paljon aiempaa tarkempi Kefeidin massa on vain yksi tutkimuksen tuloksista ja tutkimusryhmä toivoo löytävänsä muita yhtä merkittäviä kaksoistähtiä hyödyntääkseen havaintometodiaan. He myös uskovat, että nyt tutkitun kaltaisten kaksoistähtien avulla he pystyvät tulevaisuudessa mittaamaan Suuren Magellanin Pilven etäisyyden 1% tarkkudella.  Tämä olisi erittäin merkittävä edistysaskel kosmisten etäisyysskaalojen määrittämiselle. 

Lisähuomiot

[1] Ensimmäiset Kefeidit löydettiin 1700-luvulla ja kirkkaimpien muutoksia voi seurata yöstä yöhön jopa paljaalla silmällä.  Ne saavat nimensä tähdestä Delta Cephei, Kefeuksen (Kuningas) tähdistössä. Tämän tähden muuttuvuuden havaitsi ensimmäisenä  John Goodricke Englannissa 1784. Hän oli myös ensimmäinen, joka selitti pimennysmuuttujien vaihtelun. Pimennysmuuttujissa kaksoistähden komponentit peittävät toisensa vuoron perään, jolloin systeemin havaittu kirkkaus muuttuu rataperiodin yli.  Tämän tiedotteen aiheena oleva erittäin harvinainen kohde on sekä Kefeidi, että pimennysmuuttuja. Klassiset Kefeidit ovat massiivisia tähtiä ja ne eroavat kevyemmistä sykkivistä muuttujista erilaisen kehityshistoriansa vuoksi.

[2] Henrietta Leavitt:n 1908 löytämä Kefeidien periodi-luminositeetti relaatio oli pohjana Edwin Hubblen työlle,missä hän ensi kertaa arvioi etäisyyksiä kohteisiin, jotka me tunnemme galakseina. Nykyisin, lähigalaksien Kefeidejä on havaittu mm. Hubble Space Telescope:lla ja ESO:n VLT kaukoputkilla Paranalin observatoriossa monien lähigalaksien etäisyyksien tarkkaa määrittämistä varten.

[3] Tähtitieteilijät voivat selvittää molempien tähtien massat erittäin tarkasti, jos tähdet ovat suunnilleen yhtä kirkkaita ja molempien tähtien spektriviivat erottuvat spektreissä, kuten ko. kohteen tapauksessa.

[4] Nimi OGLE-LMC-CEP0227 tulee siitä, että kohteen muuttuvuus havaittiin ensimmäisen kerran OGLE gravitaatiomikrolinssi-projektin toimesta. Lisätietoja OGLE-projektista: http://ogle.astrouw.edu.pl/.

Lisätietoa

Tämä tutkimus julkaistaan Nature lehden numerossa, joka ilmestyy 25.11.2010.

Tutkimusryhmän kokoonpano on:

G. Pietrzynski (Universidad de Concepción, Chile, Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego, Poland), I. B. Thompson (Carnegie Observatories, USA), W. Gieren (Universidad de Concepción, Chile), D. Graczyk (Universidad de Concepción, Chile), G. Bono (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Universita' di Roma, Italy), A. Udalski (Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego, Poland), I. Soszy_ski (Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego, Poland), D. Minniti (Pontificia Universidad Católica de Chile) and B. Pilecki (Universidad de Concepción, Chile, Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego, Poland).

ESO, Euroopan Eteläinen Observatorio, on eturivin kansainvälinen tähtitieteen organisaatio Euroopassa ja maailman tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. Siinä on mukana 14 maata: Itävalta, Belgia, Tsekin tasavalta, Tanska, Ranska,Suomi, Saksa, Italia, Hollanti, Portugali, Espanja, Ruotsi, Sveitsi ja Iso Britannia. ESO tarjoaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden tärkeisiin tieteellisiin löytöihin harjoittamalla kunnianhimoista tutkimusta keskittyen maanpäällisten havaintolaitteiden suunnitteluun, rakentamiseen ja operointiin.  ESO:lla on myös johtava rooli tähtitietellisen tutkimuksen yhteistyön edistämisessä ja organisoimisessa. ESO operoi kolmea eri ainutlaatuista huippuobservatoriota Chilessä: La Silla, Paranal ja Chajnantor. Paranalilla ESO operoi VLT kaukoputkia,maailman kehittyneimpiä näkyvän valon alueen kaukoputkia ja VISTA:aa, maailman suurinta taivaankartoituskaukoputkea. ESO on eurooppalainen osapuoli vallankumouksellisessa ALMA hankkeessa, maailman suurimmassa tähtitieteen projektissa. ESO suunnittelee myös 42m European Extremely Large optisen ja infrapuna-alueen kaukoputkea, E-ELT:tä, josta tulee "maailman suurin silmä taivaalle".

Linkit

• Naturen artikkeli

Yhteystiedot

Grzegorz Pietrzyński
Universidad de Concepción
Chile
Puh.: +56 41 220 7268
Matkapuhelin: +56 9 6245 4545
Sähköposti: pietrzyn@astrouw.edu.pl

Wolfgang Gieren
Universidad de Concepción
Chile
Puh.: +56 41 220 3103
Matkapuhelin: +56 9 8242 8925
Sähköposti: wgieren@astro-udec.cl

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
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