Lehdistötiedote

Kahden katastrofia kohti kulkevan tähden viimeinen suudelma

VLT löysi kuumimman ja massiivisimman toisiaan koskettavan kaksoistähden

21. lokakuuta 2015

ESO:n VLT-teleskooppia käyttänyt kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä on löytänyt kuumimman ja massiivisimman kaksoistähden, jonka komponentit ovat niin lähekkäin, että ne koskettavat toisiaan. Äärimmäisen tähtijärjestelmän VFTS 352 kaksi tähteä saattavat olla matkalla kohti dramaattista loppua, jonka aikana tähdet joko sulautuvat yhdeksi jättimäiseksi tähdeksi tai muodostavat kaksoismusta-aukon.

Kaksoistähtijärjestelmä VFTS 352 sijaitsee noin 160 000 valovuoden etäisyydellä Tarantula-sumussa [1]. Tämä huomattava alue on läheisen maailmankaikkeuden aktiivisin uusien tähtien lastentarha ja ESO:n VLT-teleskoopin uudet havainnot [2] ovat paljastaneet, että tämä nuorten tähtien pari kuuluu tähän mennessä havaituista äärimmäisimpiin ja oudoimpiin.

VFTS 352 koostuu kahdesta hyvin kuumasta, kirkkaasta ja massiivisesta tähdestä, jotka kiertävät toisiaan hieman yli vuorokauden jaksolla. Tähtien keskustat ovat toisistaan vain 12 miljoonan kilometrin etäisyydellä [3]. Itse asiassa tähdet ovat niin lähellä toisiaan, että niiden pinnat ovat limittäin ja niiden välille on muodostunut silta. VFTS 352 ei ole vain kaikkein massiivisin tästä pikkuruisesta "ylikontaktikaksoistähtien" joukosta tunnettu kohde, vaan se käsittää myös kuumimmat komponentit, joiden pintalämpötila on yli 40 000 astetta Celsiusta.

VFTS 352:n kahden komponentin kaltaiset äärimmäiset tähdet ovat avainroolissa galaksien evoluutiossa ja niiden ajatellaan olevan hapen kaltaisten alkuaineiden pääasiallisia tuottajia. Tällaiset kaksoistähdet liitetään myös suuremman naapurinsa pinnalta materiaa imevien "vampyyritähtinä" tunnettujen pienempien kumppanitähtien kaltaiseen eksoottiseen käytökseen (eso1230).

VFTS 352:n tapauksessa molemmat järjestelmän tähdet ovat kuitenkin lähes identtisiä kooltaan. Materiaa ei siis imeydy yhdeltä toiselle, vaan saattaa sen sijaan olla jaettu tähtien kesken [4]. VFTS 352:n komponenttitähtien arvioidaan jakavan noin 30 prosenttia materiastaan.

Tällainen järjestelmä on hyvin harvinainen, koska tämä vaihe tähtien elämässä on lyhyt, mistä syystä niitä on vaikea saada kiinni verekseltään. Koska tähdet ovat niin lähellä toisiaan, tähtitieteilijät ajattelevat, että vahvat vuorovesivoimat johtavat tähtien sisuksien materian korostuneeseen sekoittumiseen.

"VFTS 352" on paras tähän mennessä löyetty tapaus kuumasta ja massiivisesta kaksoistähdestä, jossa saattaa olla tällaista sisäistä sekoittumista," selittää tutkimusjulkaisun pääkirjoittaja Leonardo A. Almeida brasilialaisesta São Paulon yliopistosta. "Sellaisena se on kiehtova ja tärkeä löytö."

Tähtitieteilijät ennustavat, että VFTS 352 kohtaa mullistavan kohtalon yhdellä kahdesta tavasta. Ensimmäinen mahdollinen lopputulos on kahden tähden yhteensulautuminen, joka todennäköisesti tuottaisi nopeasti pyörivän, ja mahdollisesti magneettisen, jättimäisen yksittäisen tähden. "Jos se jatkaa nopeata pyörimistään, se saattaa päättää päivänsä yhdessä maailmankaikkeuden suurienergiaisimmista räjähdyksistä, jotka tunnetaan pitkäkestoisina gammapurkauksina," sanoo projektin johtava tutkija, Hugues Sana, Leuvenin yliopistosta Belgiasta [5].

Toisen mahdollisuuden selittää tutkimusryhmän johtava teoreettinen astrofyysikko, Selma de Mink, Amsterdamin yliopistosta: "Jos tähdet sekoittuvat riittävän hyvin, ne molemmat säilyvät kompakteina ja VFTS 352 -järjestelmä saattaa välttää yhteensulautumisen. Tämä johtaisi kohteet uudelle kehityslinjalle, joka on täysin erilainen klassisesta tähtien kehittymisen ennusteista. VFTS 352:n tapauksessa komponentit päättäisivät päivänsä todennäköisesti supernovaräjähdyksissä ja muodostaisivat lähekkäisen mustien aukkojen kaksoisjärjestelmän. Sellainen huomattava kohde olisi gravitaatioaaltojen voimakas lähde."

Tämän toisen kehityslinjan olemassaolon todistaminen [6] olisi havaitsevan tähtitieteen läpimurto tähtien astrofysiikan alalla. Huolimatta siitä kuinka VFTS 352 kohtaa loppunsa, tämä järjestelmä on jo tarjonnut tähtitieteilijöille arvokasta uutta tietoa massiivisten ylikontaktikaksoistähtijärjestelmien  huonosti ymmärretystä kehittymisestä.

Lisähuomiot

[1] Tämän tähden nimi ilmaisee, että se havaittiin osana VLT FLAMES Tarantula -kartoitusta, joka hyödynsi ESO:n VLT-teleskoopin (Very Large Telescope) FLAMES- ja GIRAFFE-havaintolaitteita yli 900 tähden tutkimuksessa Suuren Magellanin pilven 30 Doradus -alueella. Kartoitus on jo johtanut moniin jännittäviin ja tärkeisiin löytöihin, joihin sisältyy nopeiten pyörivä tähti (eso1147). Se auttaa vastaamaan moniin perustavanlaatuisiin kysymyksiin siitä, kuinka pyöriminen, kaksoiskumppanuus ja tiheiden tähtijoukkojen dynamiikka vaikuttavat massiivisiin tähtiin.

[2] Tässä tutkimuksessa käytettiin myös VFTS 352:n kahdentoista vuoden aikana OGLE-kartoituksen osana tehtyjä kirkkausmittauksia.

[3] Molemmat komponentit on luokiteltu O-tyypin tähdiksi. Tällaiset tähdet ovat tyypillisesti 15—80 kertaa Aurinkoa massiivisempia ja saattavat olla jopa miljoona kertaa kirkkaampia. Ne ovat niin kuumia, että ne loistavat kirkasta sinivalkoista valoa ja niiden pintalämpötila ylittää 30 000 astetta Celsiusta.

[4] Nämä tähtiä ympäröivät alueet tunnetaan Rochen pintoina. VFTS 352:n kaltaisissa ylikontaktikaksoistähdissä molemmat tähdet vuotavat yli Rochen pintansa.

[5] Gammapurkaukset ovat hyvin suurienergiaisten gammasäteiden purkauksia, joita havaitaan Maata kiertävillä satelliiteilla. Niitä on kahta tyyppiä: alle muutaman sekunnin kestoisia lyhytkestoisia ja yli muutaman sekunnin kestoisia pitkäkestoisia. Pitkäkestoiset gammapurkaukset ovat yleisempiä ja niiden ajatellaan tulevan massiivisten tähtien kuolinkoreista ja liittyvän luokkaan hyvin suurienergiaisia supernovaräjähdyksiä.

[6] Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian ennustamat gravitaatioaallot ovat aika-avaruuden kareita. Merkittäviä gravitaatioaaltoja muodostuu aina, kun voimakkaissa painovoimakentissä esiintyy ajan myötä äärimmäisiä muutoksia, kuten esimerkiksi kahden mustan aukon sulautuessa yhteen.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa "Discovery of the massive overcontact binary VFTS 352: Evidence for enhanced internal mixing”, jonka kirjoittivat L. Almeida et al. Julkaisu ilmestyi julkaisusarjassa Astrophysical Journal.

Tähän tutkimusryhmään kuuluvat L. A. Almeida (Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland, USA; Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade de São Paulo, Brasilia), H. Sana (STScI, Baltimore, Maryland, USA; KU Leuven, Belgia), S. E. de Mink (Amsterdamin yliopisto, Alankomaat), F. Tramper (Amsterdamin yliopisto, Alankomaat), I. Soszynski (Varsovan yliopiston observatorio, Puola), N. Langer (Universität Bonn, Saksa), R. H. Barba (Universidad de La Serena, Chile), M. Cantiello (University of California, Santa Barbara, USA), A. Damineli (Universidade de São Paulo, Brasilia), A. de Koter (Amsterdamin yliopisto, Alankomaat; Universiteit Leuven, Belgia), M. Garcia (Centro de Astrobiologa (INTA-CSIC), Espanja), G. Gräfener (Armagh Observatory, Iso-Britannia), A. Herrero (Instituto de Astrofísica de Canarias, Espanja; Universidad de La Laguna, Espanja), I. Howarth (University College London, Iso-Britannia), J. Maíz Apellániz (Centro de Astrobiologa (INTA-CSIC), Espanja), C. Norman (Johns Hopkins University, USA), O. H. Ramírez-Agudelo (Amsterdamin yliopisto, Alankomaat) ja J. S. Vink (Armagh Observatory, Iso-Britannia).

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

• Julkaisusarjassa Astrophysical Journal julkaistu tutkimusjulkaisu
• Vapaasti luettavissa oleva tutkimusjulkaisun käsikirjoitus
• Valokuvia VLT-teleskoopista

Yhteystiedot

Leonardo Almeida
Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG/USP)
São Paulo, Brazil
Puh.: +55 011 3091 2818
Sähköposti: leonardodealmeida.andrade@gmail.com

Hugues Sana
University of Leuven
Leuven, Belgium
Puh.: +32 (0) 16 32 19 36
Sähköposti: hugues.sana@kuleuven.be

Selma de Mink
University of Amsterdam
Amsterdam, The Netherlands
Puh.: +31 (0) 6 11 12 15 13
Sähköposti: S.E.deMink@uva.nl

Richard Hook
ESO 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