Esitelmä tähtien synnystä

Kirkkonummen Komeetan esitelmäsarjassa oli 10.5.2011 vuorossa dosentti Lauri Haikala, jonka aiheena on Tähtien synnyn tutkimus infrapunassa. Esitelmä oli  Kirkkonummen koulukeskuksen auditoriossa. Helsingin yliopiston Avoin yliopisto rahoitti esitelmän. Esitelmällä oli 35 kuulijaa.

Tähdet syntyvät tähtienvälisten pöly- ja molekyylipilvien tiheissä ytimissä. Vastasyntyneiden tähtien tutkimus on hankalaa ja jopa mahdotonta optisessa aallonpituusalueessa, koska pilvissä oleva pöly vaimentaa voimakkaasti tähtien lähettämää säteilyä. Jo lähi-infrapunassa vaimennus on paljon pienempää ja proto- ja vastasyntyneet tähdet ovat havaittavissa. Tämä ja havaintovälineiden kehittyminen viimeisen vuosikymmenen aikana  mahdollistaa tähtiensynnnyn havainnot tavalla, josta voitiin vain haaveilla vain vuosikymmen sitten. Lauri Haikala esittelee tähtien synnyn tutkimusta infrapunassa sekä joitain uusimpia tutkimuksiamme tässä aallonpituusalueessa.

Klikkaa kuvaa!
Lauri Haikala esitelmöi Kirkkonummella. Kuva Seppo Linnaluoto.

Lauri Haikala väitteli tohtoriksi 1984 Max Planck Institut Für Astronomiessa, Heidelbergissä. Tämän jälkeen hän työskenteli Helsingissä, I Physkalisches Institutissa Kölnissä ja Euroopan Eteläisessä Observatoriossa, Chilessä. Pää-asiassa hän on tutkinut tähtienvälistä ainetta ja tähtien syntyä infrapuna- ja radioalueessa.

Infrapuna

Esitelmöitsijän mukaan Newton löysi infrapunasäteilyn vuonna 1655. William Herschel tutki infrapunasäteilyä vuonna 1800. Hän antoi Auringon valon kulkea prisman läpi, jolloin se hajosi aallonpituuden mukaan spektriksi. Hän piti lämpömittaria spektrin eri kohdissa ja mittasi siten säteilyn tehoa. Mitä punaisempi väri, sitä voimakkaammin valo lämmitti mittaria. Mittari kuumeni näkyvän valon alueen ulkopuolellakin. Tästä voitiin päätellä, että Aurinko säteilee myös ihmissilmälle näkymätöntä valoa.

Ilmakehä suodattaa suurimman osan sähkömagneettisesta säteilystä. On vain optinen ja radioikkuna. Infrapunasäteilystä tulee läpi suuri osa.

Klikkaa kuvaa!

Tähtien värit

Kuumimmat tähdet ovat pintalämpötilaltaan sinisiä, sitten valkoisia, keltaisia (kuten Aurinko) ja punaisia. Pääsarjassa kuumimmat tähdet ovat suurimpia ja kylmimmät pienempiä.

Tähdet keskimäärin säteilevät voimakkaimmin optisessa aallonpituusalueessa. Vain pienimassaisimmilla tähdillä pääosa säteilystä tapahtuu infrapuna-alueessa.

Miksi infrapuna sitten kiinnostaa? Se on kiinnostava siksi, että se läpäisee tähtienvälistä pölyä huomattavasti paremmin kuin lyhytaaltoisempi säteily.

Tähtien synty

Pienimassaisten tähtien synnyn tutkimus on tällä hetkellä suhteellisen varmalla pohjalla sekä teoreettisesti että havainnollisesti. Pienimassaisia tähtiä on suuri määrä ja niiden syntyalueita on Auringon läheisyydessä 150-600 valovuoden päässä. Esimerkkinä Hyadien ja Plejadien tähtijoukot Härän tähdistössä.

Pienimassaiset tähdet syntyvät molekyyli- ja pölypilvissä, joissa on tihentymiä. Tihentymä luhistuu. Syntyy prototähti ja kertymäkiekko. Tähti tulee näkyviin. Syntyneet tähdet ovat ns. T Tauri -tähtiä. Samalla voi syntyä planeettakunta.

Suurimassaisten tähtien synty on sensijaan teorian kannalta epäselvä. Havaintoja on paljon, mutta ongelmana on kohteiden pieni lukumäärä ja kaukaisuus. Lähin suurimassaisten tähtien syntyalue on Orionin sumu, jonka etäisyys on 1500 valovuotta. Suurimassaiset tähdet syntyvät ja kehittyvät nopeasti (muutamassa miljoonassa vuodessa), joten niitä on kerralla havaittavissa vain pieni määrä.

Suurimassaiset tähdet syntyvät ns. OB-assosiaatioissa. Blaauw osoitti 1964 että Orionin OB-assosiaatioissa voi olla useampia tähtisukupolvia.

Kun suurimassainen pilviydin luhistuu, se laskujen mukaan hajoaa pienemmiksi yksiköiksi, joissa syntyy pienimassaisia tähtiä. On ehdotettu, että suurimassaiset tähdet syntyisivät pienimassaisten tähtien sulautuessa toisiinsa.

Klikkaa kuvaa!
Esitelmällä oli 35 kuulijaa. Kuva Seppo Linnaluoto.

Tutkimusta Helsingin yliopistossa

Yliopiston tähtienvälisen aineen tutkimusryhmä on tutkinut pitkään myös pilviä, joissa tähdet syntyvät. Päämääränä on ollut selvittää niitä olosuhteita, joissa tähtien synty on mahdollista. Tutkimus on pääasiassa tapahtunut radio- ja kaukoinfrapuna-alueissa käyttäen sekä maan päällisiä että avaruudessa sijaitsevia teleskooppeja. Suomen liityttyä v. 2004 Euroopan Eteläiseen Observatorion, ESOn, jäseneksi ryhmä on enevässä määrin käyttänyt ESOn optisen ja infrapuna-alueen teleskooppeja. Havaintoja on tehty ESOn sekä La Sillan observatorion 3,5 m NTT (New technology telescope) että Paranalin observatorion VLT (Very large telescope) teleskoopeilla.

Strategiana on ollut valittujen kohteiden yksityiskohtainen tutkiminen useassa aallonpituusalueessa. Ryhmä on tutkinut viimeisen yli 20 v. aikana mm. kometaarisia globuleita.

Kometaariset globulit eli komeetan muotoiset pimeät pilvet syntyvät kun esim. supernovaräjähdyksen paineaalto tai suurimassaisten tähtien aiheuttama säteilypaine hajottaa harva-aineisia tähtienvälisiä molekyylipilviä ja tiivistää ja venyttää niissä olevat paikalliset tihentymät. Kometaarinen pilven muoto on itseasiassa yleinen tähtienvälisten pilvien muoto. Niiden massat vaihtellevat planeetansuuruisista (globuletit) satoihin auringon massoihin (Orionin sumussa).

Seppo Linnaluoto
Lauri Haikala