Nuoret starat riehuvat Linnunradan lastenkammareissa
Uusia tähtiä syntyy erityisesti spiraalihaarojen kohdalla, niin Linnunradassa kuin tässä sauvaspiraalissa NGC 1300. Kaikkein massiivisimmat ja samalla nuorimmat tähdet hehkuvat kuvassa sinisinä. Ne ovat olemassa kaikkein lyhimmän ajan, ja siksi niiden sijainti kertoo hyvin, missä tähtien syntyä tapahtuu paraikaa. Kuva NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Teksti ilmestyi Ursan Facebook-sivulla 15.10.2017 osana Bongaa Linnunrata –kampanjaa 8.9.–8.11.2017.
Tomukapaloista kaivautuvat vauvatähdet, tähtien lastenkammarit. Nuoret, rajua elämää viettävät starat hajottamassa paikkoja ja kiusaamassa pienempiään. Luomisen pilarit. Jumalan sormet.
Tähti on syntymässä kaasupilven uumenissa Orionin tähdistön suunnalla noin 1350 valovuoden päässä. Nopean pyörimisen johdosta sen pinnalle pyrkivää kaasua sinkoutuu tähden napojen suuntaisesti kapeina keiloina ympäröivään avaruuteen. Tällaiset napasuihkut ovat tyypillisiä nuorille tähdille. Kuva ESA / Hubble & NASA, D. Padgett (GSFC), T. Megeath (University of Toledo), and B. Reipurth (University of Hawaii)
Tähtien synty on mielikuvitusta kutittelevaa puuhaa ja pastellinsävyissä hehkuvat tähtien syntyalueet ovat yksiä avaruuden valokuvauksellisemmista kohteista. Kaasun kauneutta ällistellessä ei tule edes mieleen, että siitä noin 70 % on eri muodoissa olevaa vetyä, noin 28 % on heliumia, ja kaikkia muita alkuaineita on vain noin kaksi prosenttia. Satunnaiset tummat riekaleet kaasun lomassa muodostuvat pölystä, jota on vain sadasosa kaikesta kaasun määrästä.
Linnunrata on, kuten aiemmin kuvailtua, kookas sauvaspiraaligalaksi. Se ei ole enää (tai tällä hetkellä) aktiivinen tähtiryöppygalaksi, jossa tähtien rakennusmateriaalia on niin paljon että tähtiä syntyy vähän joka paikassa ja roppakaupalla: galaksissamme syntyy joka vuosi vajaat kymmenen Auringon massaa uusia tähtiä. Toisaalta emme ole (ainakaan vielä) myöskään pullea ellipsigalaksi, joka on menettänyt tähtiä synnyttävän kaasunsa ympäröivään avaruuteen ja jossa on vain vanhoja tähtiä, eikä uusia enää synny. Ylipäätään modernissa maailmankaikkeudessa, siis muutaman miljardin valovuoden päässä meistä, syntyy vähemmän tähtiä kuin tätä vanhemmassa eli kaukaisemmassa maailmankaikkeudessa.
Linnunradassa, kuten muissakin kierregalakseissa, tähtiä syntyy erityisesti galaksin tasoon ja spiraalihaaroihin. (Miksi näin on, ja miten spiraalihaarat syntyvät, selviää ensi viikolla.) Niiden alueella galaksimme kaasu- ja pölypilvet menevät ruttuun ja niiden tiheimmät alueet tiivistyvät entisestään, ja jos kriittinen tiheys ylittyy, pilvet alkavat luhistua oman painonsa alla ja jakautuvat pienempiin osiin joista alkaa syntyä tähtiä.
Pilven kaasussa on erisuuntaista pientä liikettä, ja kun tällaista vähän pyörivää kaasua runnotaan kasaan, liike kiihtyy. Idea on sama kuin taitoluistelussa, jossa kädet levällään piruettia tekevä luistelija alkaa pyöriä nopeammin, kun hän kietoo kädet ympärilleen. Syntyvät, tiivistyvät tähdet siis pyörivät vauhdikkaasti. Myös ympäröivä kaasupilvi lättänöityy tähden lähellä pyörimisen vaikutuksesta ja siitä muodostuu kiekko, jossa mahdolliset planeetat muodostuvat.
Vastasyntyneiden tähtien rykelmä nimeltä Pismis 24 sijaitsee Skorpionin tähdistön suunnalla noin 5500 valovuoden etäisyydellä. Osa sen nuorista tähdistä on valtavan massiivisia ja kuumia, ja niiden raju säteily on puhaltanut ympäröivään valtavaan kaasupilveen kuplan tuoden tähdet näkyviin. Tummemmat, pölyrikkaat kaasurepaleet kuvan alalaidassa sinnittelevät säteilyä vastaan. Niiden uumenissa saattaa olla käynnissä uusien tähtien muodostusta, jonka nuorten starojen kaasuatiivistävä riehunta on potkaissut käyntiin. Kuva NASA, ESA and Jesús Maíz Apellániz (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Spain). Acknowledgement: Davide De Martin (ESA/Hubble)
Kokoon lyyhistyvä pilvenlonka ei suinkaan ala hehkua tähtivaloa saman tien, vaan aluksi se on vain tavallista tiheämpi kohta pilvessä, joka houkuttaa ympäriltään itseensä kaasua. Mitä tiiviimpi syntyvästä tähdestä kasvaa, sitä kiivaammin se houkuttaa itseensä pilven materiaalia ja pyörii yhä vinhemmin. Se saattaa keventää oloaan jakautumalla kahtia tai useampaan osaan, jolloin syntyy kaksoistähtiä tai vielä monimutkaisempia systeemejä.
Tiiviiksi pakkautuva kaasu alkaa vähitellen lämmetä kasvavan paineen vaikutuksesta. Tähtialokkaan oma painovoima kiskoo sitä hitaasti kasaan. Se tiivistyy tiivistymistään kunnes lopulta lämpötila sen ytimessä saavuttaa noin 10 miljoonaa astetta ja energiaa tuottavat ydinreaktiot voivat alkaa: tähdestä on tullut oikea tähti. Mitä suurempi tähti on kyseessä, sitä nopeammin tämä lämpötila saavutetaan, ja esiemerkiksi 15 Auringon massainen tähti alkaa loistaa ydinvaloa noin 60 000 vuodessa. Auringolla meni tähän joitain kymmeniä miljoonia vuosia.
Aivan piskuisilta tähdiltä, jotka ovat massaltaan noin kymmenyksen Auringosta, kestää satoja miljoonia vuosia, ennen kuin ydinreaktiot voivat alkaa. Eivätkä kaikki tähtialkiot kasva edes niin suuriksi: jos tähtösen massa jää alle kahdeksaan prosenttiin Auringon massasta, lämpötila sen ytimessä ei koskaan kasva riittävästi ja siitä tulee ruskea kääpiö: tiivistymislämpöään himmeänä säteilevä epäonnistunut tähti.
Tähden massalla on myös yläraja. Aivan supersuuret tähdet säteilevät niin kiivaasti, että säteilyn aiheuttama paine saa ne pärskimään pinnaltaan suuria määriä materiaalia ympäröivään avaruuteen. Toistaiseksi raskain tunnettu tähti on R136a1, jonka massa vastaa 315 Aurinkoa ja joka on 8,7 miljoonaa kertaa omaa tähteämme kirkkaampi.
Tällaiset raskaansarjan kummajaiset ovat kuitenkin hyvin harvinaisia. Itse asiassa yli 80 % Linnunradan tähdistä näyttää olevan Aurinkoa kevyempiä ja viileämpiä pikkutähtiä. Mitä pienemmästä tähdestä on kyse, sitä enemmän niitä on.
Syntyneet tähdet kaivautuvat esiin ympäröivästä pilvestä suuret kuumat tähdet etunenässä: niiden hurja loiste kaivertaa kaasuun suuria valaistuja onkaloita. Mikäli pilvessä on ollut tomuisia klimppejä, ne varjelevat takanaan olevaa kaasua tältä porotukselta, mikä muovaa pilveen sormimaisia ulokkeita. Tällä tapaa on syntynyt yksi tähtitieteen ikonisimmista kuva-aiheista, Kotkasumun Luomisen pilarit.
Yksi tähtitieteen ikonisimmista kuva-aiheista ovat Kotkasumun “Luomisen pilarit”. Tämä kuva on otettu Hubble-avaruusteleskoopin 25-vuotisjuhlavuonna paremmalla kameralla, kun alkuperäinen Hubblen kuva vuodelta 1995 oli jo ennättänyt esiintyä elokuvissa, tv-sarjoissa, t-paidoissa, tyynyissä ja jopa postimerkissä.
Pilarit osoittavat erehtymättä kohti noin neljää hyvin massiivista tähteä, jotka syntyivät sumussa ensimmäisten joukossa reilut miljoona vuotta sitten. Niistä massiivisin vastaa noin 80 Aurinkoa. Pilareista vasemmanpuolimmaisin on hiukan tähtiä kauempana siten, että sen meille päin näkyvä kylki näkyy selvästi valaistuna. Kaksi muuta pilaria on hiukan meitä lähempänä, ja ne näyttävät meille varjoiset selkäpuolensa.
Myös Auringon uskotaan muodostuneen Kotkasumun tapaisessa ympäristössä. Aurinkokunnasta on löytynyt radioaktiivisia alkuaineita, joita uskotaan syntyvän vain massiivisten tähtien räjähtäessä supernovina. Aurinkokunnan kehittyessä lähistöllä on siis ollut vasta muodostunut, nopeasti kehittynyt massiivinen tähti – samanlainen kuin ne, jotka ovat säteilyllään muovanneet Luomisen pilarit.
Kuva NASA, ESA / Hubble and the Hubble Heritage Team
Ovatko ne neljä painavaa tähteä pilareiden takana piilossa vai onko ne rajattu kuvasta ulos?
Ne eivät näy kuvassa vaan ovat rajautuneet sen ulkopuolelle. Pilarit osoittavat suoraan niitä kohti.