Tähdet näyttävät tuikkivan yksittäisinä pisteinä, mutta yli puolella niistä on kumppani.

Kaksoistähdissä suhteet ulottuvat rauhallisesta rinnanelosta hurjaan räiskintään.



Sisältö jatkuu mainoksen alla

TEKSTI:Leena Tähtinen

Sisältö jatkuu mainoksen alla


Tähdet näyttävät tuikkivan yksittäisinä pisteinä, mutta yli puolella
niistä on kumppani.  Kaksoistähdissä suhteet ulottuvat rauhallisesta
rinnanelosta hurjaan räiskintään.

Julkaistu Tiede-lehdessä

4/2001


 


Kuvittele kahta tähteä, jotka kiertävät toisiaan niin lähellä, että ne mahtuisivat molemmat Auringon sisään. Yksi kierros kestää vain muutaman tunnin. Suurempi on vetyään polttava normaali tähti, pienempi suunnilleen maapallon kokoinen kuollut tähti, valkoinen kääpiö. Kumpikin riuhtoo toistaan vetovoimallaan, mutta lopulta kuollut tähti voittaa. Se ryystää elävän kumppaninsa kaasua itselleen tuhansia miljoonia tonneja sekunnissa.

Valkoisen kääpiön ympärille kertyy kaasukiekko, jonka lämpötila ja paine kasvavat, kunnes olot muistuttavat tähden ydintä. Kuluu kuukausia, vuosia tai jopa vuosisatoja, mutta lopulta materia räjähtää. Räjähdys on valtava: se näkyy satojen tuhansien valovuosien päähän.

Tähän tyyliin Mark A. Garlick kuvailee novapurkausta viimekesäisessä Astronomy-lehdessä.

Kosmos suosii kaksosia

Noin kaksi kolmannesta tähdistä kuuluu kaksoisjärjestelmään - tai ainakin puolet. Tarkasti ei tiedetä, sillä parittomuutta on vaikea todistaa. Auringonkaan yksinäisyydestä ei ole täysiä takeita. Miksi kosmos sitten suosii kaksoistähtiä?

Tähdet muodostuvat joukkoina valtavissa pöly- ja kaasupilvissä, joten ne aloittavat elämänsä moninkertaisissa järjestelmissä. - Tällaiset järjestelmät kuitenkin hajoavat, selittää Tuorlan observatorion tutkija Seppo Mikkola, joka on erikoistunut muutaman kappaleen suhteisiin. Kaverien vetovoima linkoaa ylimääräiset ulos. Lopulta kolmoistähdet hupenevat tähtipareiksi ja yksinäisiksi tähdiksi.

- Jos tähdille aina kävisi aina näin, voisi olettaa kahden kolmasosan tähdistä kuuluvan pareihin. Erikoistapauksissa kolmin- tai useampikertaisetkin kuitenkin selviävät.

Isompi kaksosista kuolee

Jos kaksoistähdet kiertävät toisiaan niin etäällä, että ne erottuvat kaukoputkella erillisinä, ne eivät välttämättä vaikuta toistensa kehitykseen. Joskus kaksi tähteä taas muodostaa niin tiiviin tiimin, että se paljastuu vain epäsuorasti esimerkiksi havainnoimalla spektriviivojen siirtymistä.

Osassa kaksosista tähden parina on toisen tähden ruumis: valkoinen kääpiö, neutronitähti tai musta aukko. Se riistää häikäilemättömästi kaveriaan ja tuottaa samalla rutkasti röntgen- ja gammasäteilyä. Lähes kaikki viime aikoina löytyneet kaksoistähdet ovat näitä hurjimuksia.

Tähti saa kuolleen parin, jos kumppanien massat ovat alkuaan hyvin erilaiset. Massiivisempi osapuoli polttaa nimittäin vetyään toista nopeammin. Polttoaineen loputtua se paisuu jättiläiseksi ja lopulta kuolee.

Kumppani kirkastaa vainajan

Kuolevan kaksosen kohtalo riippuu sen massasta. Auringon kaltainen tähti jättää jälkeensä valkoisen kääpiön, joka räiskähtelee novana.

  musta aukko.

Hetken näyttää siltä, että elävä tähti liikkuu omia aikojaan, mutta todellisuudessa se jatkaa kiertämistä kuolleen, näkymättömän kaverinsa kanssa. Jäähtynyt vainaja pysyisikin piilossa, jollei seuralaisen massa sytyttäisi sitä.

Kuolleen tähden ympärille alkaa nimittäin pian muodostua niin sanottu kertymäkiekko, sillä näkyvän kumppanin säteilypaine työntää kaasua sen vetovoiman ulottuville. Kiekon kaasu kuumenee ja alkaa säteillä. Kun kaasuvirtaukset loistavat kirkkaammin röntgen- ja gamma-alueilla kuin näkyvällä, on muodostunut röntgenkaksoistähti.




Onko auringolla pari?

1980-luvun alussa ehdotettiin, että Auringolla olisi kumppani, joka lähestyy sitä kerran 26 miljoonassa vuodessa. Tämä jakso selittäisi maapallon massa-sukupuuttojen jaksollisuuden.

Komeettatuhon todennäköisyys nimittäin kasvaisi kumppanien ollessa lähekkäin, sillä planeettakuntaamme ympäröivästä Oortin pilvestä sataisi silloin komeetan ytimiä sisemmäs aurinkokuntaan.

Uudet fossiililöydöt ovat kuitenkin ky-seenalaistaneet massatuhojen jaksol-lisuuden, joten kumppania ei tarvita. Teoriassa on mahdollista, että Auringolla olisi etäinen ja himmeä pari, mutta mitään havaintoja sellaisesta ei ole.


Magneettikentät vahvoja

Avain kaksoistähtien räiskyviin suhteisiin on massan vaihdon lisäksi magneettikenttä. Valkoisen kääpiönkin magneettikenttä voi kaksoisjärjestelmässä olla jopa miljoonia kertoja Auringon keskimääräistä magneettikenttää voimakkaampi.

  magneettikenttää pitkin suoraan kuolleen tähden pintaan.

Tällaiseen kohtaan muodostuu miljoonia asteita kuuma kirkas täplä, joka välähtelee tähden pyörähtäessä akselinsa ympäri. Täplä kiinnostaa tutkijoita, sillä sen yksityiskohdat kertovat kaksosten vuorovaikutuksesta.

Räiskintä näkyy kauas




Mikrokvasaarit hurmasivat Dianan

- Minusta radioaaltoja säteilevät röntgen-kaksoistähdet ovat hurmaavia, hehkuttaa Southamptonin yliopistossa työskentelevä Diana Hannikainen. Hän on tehnyt sekä maisterin tutkinnon että tohtorintittelin edellyttämät opinnäytteet kaksoistähdistä. - Mutta erityisesti minua kiinnostaa, miten mikrokvasaarien kaasu-suihkut muodostuvat. Tätä nykyä mikro-kvasaareja tunnetaan kymmenkunta, ja jokainen niistä näyttää käyttäytyvän omalla tavallaan.

Mikrokvasaarit ovat kaksoisjärjestelmiä, joissa musta aukko nielee kumppaninsa kaasua. Niiden superversio, kvasaari, on kaukainen galaksi, jonka keskellä olevaan jättiläismäiseen mustaan aukkoon syöksyy murskaantuneita tähtiä.

- Mikrokvasaarin suihkua on sen läheisyyden takia helpompi tutkia kuin sen kosmisen serkun. Aikataulukin on tutkijalle otollisempi: purkaus, joka kestää kvasaarissa tuhansia vuosia, vie mikrokvasaarissa minuutteja.

- Suihkuista ei tiedetä paljoakaan, Hannikainen kertoo. - Esimerkiksi sitä ihmetellään, miksi mikrokvasaari aina silloin tällöin sylkäisee kaasua, joka etenee suihkussa lähes valon nopeutta. Jotenkin ilmiö liittyy mustaa aukkoa ympäröivään kertymäkiekkoon. Tutkin sitä röntgenmittauksilla ja seuraan kaasun liikkeitä radiokaukoputkilla.


Silloin tällöin röntgenkaksoset räiskähtelevät toden teolla. Tutkijat ovat mitanneet purkauksia, joissa noin viidentoista kilometrin alueelta vapautuu muutamassa sekunnissa yhtä paljon energiaa kuin Aurinkoa ympäröivä röntgenkorona säteilee kolmessa tuhannessa vuodessa.

Tällaiset purkaukset ymmärretään pääpiirteittäin: viisitoista kilometriä on suunnilleen neutronitähden koko. Neutronitähden näkyvältä kaveriltaan kahmima vetykaasu kuumenee. Kun heliumia kertyy tietty määrä, muodostuu epävakaa tila, jossa kaikki helium fuusioituu humauksessa hiileksi. Me näemme kaukoputkissa röntgenpurkauksen.

Kun tähden kumppanina on musta aukko, kaksoistähdestä voi muodostua minikvasaari, joka pärskii energiaa, kuten kosminen jättiläisserkkunsa kvasaarikin.

Mutta ennen pitkää kaksoistähden elävä osapuolikin kuolee. Syntyy pari, jossa vanha ja nuori ruumis kiertävät yhteisen painopisteensä ympäri. Vielä tässäkin vaiheessa voi räiskähtää.

Kumppanukset saattavat nimittäin kelvata superenergisten gammapurkausten selittäjäksi: kahden neutronitähden tai neutronitähden ja mustan aukon sulautuminen toisiinsa synnyttäisi laskujen mukaan ainakin osan hurjista leimahduksista.

Leena Tähtinen on tähtitieteen dosentti, vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja. Tällä palstalla hän taustoittaa tähtitieteen uutistapahtumia.

Sisältö jatkuu mainoksen alla