Lehdistötiedote

Puuttuvan kääpiön outo tapaus

Uusi SPHERE-havaintolaite esittelee tehokkuuttaan

18. helmikuuta 2015

ESO:n VLT-teleskoopin uutta SPHERE-havaintolaitetta on käytetty etsimään ruskeaa kääpiötähteä, jonka oletetaan kiertävän epätavallista kaksoistähteä V471 Tauri. SPHERE on tarjonnut tähtitieteilijöille tähän mennessä parhaan kuvan tämän kiehtovan kohteen ympäristöstä — eivätkä he löytäneet mitään. Tämän luotettavasti ennustetun ruskean kääpiön yllättävä puuttuminen tarkoittaa, että preinteinen selitys V471 Taurin oudosta käyttäytymisestä on väärä. Tämä odottamaton tulos esitellään ensimmäisessä SPHERE-havaintoja hyödyntäneessä tutkimusjulkaisussa.

Jotkin kaksoistähdet koostuvat kahdesta normaalista tähdestä, joilla on hieman erisuuruinen massa. Kun hieman massiivisempi tähti ikääntyy ja laajenee tullakseen punaiseksi jättiläiseksi, materiaa siirtyy toiseen tähteen ja päätyy ympäröimään molempia tähtiä valtavana kaasukuorena. Tämän pilven hajaantuessa tähdet siirtyvät lähemmäs toisiaan ja ne muodostavat hyvin läheisen parin, jossa toinen tähti on valkoinen kääpiö ja toinen normaalimpi tähti [1].

Yhtä tällaista kaksoistähteä kutsutaan nimellä V471 Tauri [2]. Se kuuluu Hyadien tähtijoukkoon Härän tähdistössä. Sen arvioidaan olevan noin 600 miljoonaa vuotta vanha ja se sijaitsee noin 163 valovuoden etäisyydellä Maasta. Kaksoistähden tähdet ovat hyvin lähellä toisiaan ja kiertävät toisensa noin 12 tunnissa. Kahdesti kierroksen aikana toinen tähti kulkee toisen editse, mikä johtaa Maasta tarkasteltuna parin kirkkauden säännölliseen vaihteluun tähtien peittäessä toisiaan.

Adam Hardyn (Universidad Valparaíso, Valparaíso, Chile) johtama tähtitieteilijäryhmä käytti ensin ESO:n NTT-teleskoopin (New Technology Telescope) ULTRACAM-järjestelmää mitatakseen nämä kirkkausvaihtelut hyvin tarkasti. Tähdenpeittojen ajat mitattiin kahta sekuntia paremmalla tarkkuudella, mikä on merkittävä parannus aikaisempiin mittauksiin.

Tähdenpeittojen aikavälit eivät olleet säännölliset, mutta ne saatettiin selittää hyvin olettamalla, että kaksoistähteä kiertää ruskea kääpiö, jonka vetovoima häiritsi kaksoistähden tähtien rataa. He havaitsivat myös vihjeitä siitä, että järjestelmässä saattaa olla toinenkin pieni kappale.

Tähän mennessä on kuitenkin ollut mahdotonta saada varsinaista suoraa kuvaa himmeästä ruskeasta kääpiöstä niin lähellä paljon kirkkaampia tähtiä. Hiljattain ESO:n VLT-teleskooppiin asennetun SPHERE-havaintolaitteen tehon ansiosta tutkimusryhmä saattoi ensimmäistä kertaa katsoa täsmälleen ruskean kääpiökumppanin oletettua sijaintipaikkaa. He eivät kuitenkaan nähneet mitään, vaikka SPHERE:n hyvin korkealuokkaisten kuvien olisi pitänyt helposti paljastaa se [3].

"Monet tutkimusjulkaisut esittävät sellaisten kaksoistähtijärjestelmiä kiertävien kappaleiden olemassaoloa, mutta nämä tulokset toimivat todisteena tätä hypoteesia vastaan," kommentoi Adam Hardy.

Mikäli järjestelmää ei kierrä pienempiä kappaleita, mikä sitten aiheuttaa kaksoistähden kiertoradan oudon vaihtelun? Useita teorioita on esitetty ja vaikka jotkin on jo osoitettu vääriksi, on mahdollista, että suuremman tähden magneettikentän vaihtelut aiheuttavat havaitut ilmiöt [4]. Nämä vaihtelut ovat samankaltaisia Auringossa havaittujen vähäisempien vaihteluiden kanssa.

"Tämänkaltainen tutkimus on ollut välttämätön useiden vuosien ajan, mutta on tullut mahdolliseksi vasta SPHERE:n kaltaisten uusien, tehokkaiden havaintolaitteiden myötä. Näin tiede toimii: uuden teknologian kanssa tehdyt havainnot voivat joko vahvistaa tai, kuten tässä tapauksessa, kumota aikaisempia ideoita. Tämä on erinomainen tapa aloittaa tämän hämmästyttävän havaintolaitteen havaintoura," päättää Adam Hardy.

Lisähuomiot

[1] Tällaiset parit tunnetaan englanninkielisellä nimityksellä post-common-envelope binaries, joka tarkoittaa jokseenkin suoraan suomennettuna yhteisen kuoren jälkeisiä kaksoistähtiä eli kaksoistähtiä siinä vaiheessa elämäänsä, kun niitä ympäröinyt yhteinen kaasukuori on hajaantunut.

[2] Tämä nimi tarkoittaa sitä, että kohde on 471. muuttuva tähti (tai lähemmin tarkasteltuna kaksoistähti), joka tunnistettiin Härän tähdistöstä.

[3] SPHERE:n kuvat ovat niin tarkkoja, että ne olisivat kyenneet paljastamaan ruskean kääpiön kaltaisen kumppanin, joka on 70 000 kertaa keskustähteä himmeämpi ja vain 0.26 kaarisekunnin etäisyydellä siitä. Tässä tapauksessa etsityn ruskean kääpiön ennustettiin olevan paljon tuota kirkkaampi.

[4] Tätä ilmiötä kutsutaan Applegaten mekanismiksi. Sen seurauksena tähden muoto vaihtelee säännöllisesti, mikä saattaa johtaa muutoksiin kaksoistähden näennäisessä kirkkaudessa Maapallolta tarkasteltuna.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa "The First Science Results from SPHERE: Disproving the Predicted Brown Dwarf around V471 Tau”, jonka kirjoittivat A. Hardy et al. Julkaisu ilmestyy julkaisusarjassa Astrophysical Journal Letters 18. helmikuuta 2015.

Tutkimusryhmään kuuluvat A. Hardy (Universidad Valparaíso, Valparaíso, Chile; Millennium Nucleus "Protoplanetary Disks in ALMA Early Science", part of the Millennium Science Initiative Program, Universidad Valparaíso), M.R. Schreiber (Universidad Valparaíso), S.G. Parsons (Universidad Valparaíso), C. Caceres (Universidad Valparaíso), G. Retamales (Universidad Valparaíso), Z. Wahhaj (ESO, Santiago, Chile), D. Mawet (ESO, Santiago, Chile), H. Canovas (Universidad Valparaíso), L. Cieza (Universidad Diego Portales, Santiago, Chile; Universidad Valparaíso), T.R. Marsh (University of Warwick, Coventry, Iso-Britannia), M.C.P. Bours (University of Warwick), V.S. Dhillon (University of Sheffield, Sheffield, Iso-Britannia) ja A. Bayo (Universidad Valparaíso).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, 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 yksi maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, ALMA-teleskoopin pääyhteistyökumppaneista. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista E-ELT -teleskooppia (European Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu
• Valokuvia VLT-teleskoopista

Yhteystiedot

Adam Hardy
Universidad Valparaíso
Valparaíso, Chile
Puh.: +56 32 2508457
Sähköposti: adam.hardy@postgrado.uv.cl

Matthias Schreiber
Universidad de Valparaíso
Valparaíso, Chile
Puh.: +56 32 2399279
Sähköposti: matthias@dfa.uv.cl

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