MAGIC-teleskooppi havainnoi RS Ophin Nova-purkausta yönä, jolloin avarauudessa havaittiin erittäin korkeaenergistä gammasäteilyä

MAGIC-teleskoopit havaitsivat erittäin korkeaenergistä gammasäteilyä Nova-purkauksesta – havainto selittää kosmisen säteilyn alkuperää

19.04.2022

Tutkijat ovat havainneet MAGIC-teleskooppien avulla erittäin korkeaenergistä gammasäteilyä Linnunradalla sijaitsevan RS Oph -kaksoistähden Nova-purkauksesta. Mitattu säteily on jopa sata miljardia kertaa energisempää kuin näkyvä valo ja tämä on ensimmäinen kerta, kun Novasta havaitaan näin voimakasta gammasäteilyä. Havainnot tuovat uutta tietoa Nova-purkausten roolista mystisten kosmisten säteiden lähteinä.

Joidenkin tähtiparien elinkaaren loppupuolelle sijoittuu vaihe, jolloin kuollut tähti imee kaasua toisesta tähdestä. Kaasun kertyminen kuolleen tähden pinnalle aiheuttaa ydinräjähdyksen, jota kutsutaan Nova-purkaukseksi. Nova-purkaukset ovat hyvin kirkkaita näkyvän valon alueella, mutta  RS Oph on ensimmäinen, josta on havaittu erittäin korkeaenergistä gammasäteilyä. 

Toisin kuin oma aurinkomme, suurin osa tähdistä viihtyy pareittain kaksoistähtinä. RS Oph on elinkaarensa lopussa oleva kaksoistähtipari, joka sijaitsee Linnunradalla Käärmeenkantajan tähdistössä meistä noin 5000 valovuoden päässä. Se muodostuu kuolevasta jättiläistähdestä ja kuolleesta valkoisesta kääpiöstä. Tähdet ovat niin lähellä toisiaan, että jättiläistähdestä virtaa kaasua valkoisen kääpiön pinnalle. Pinnalle kertyvän kaasun kuumuus ja paine nousevat niin korkeiksi, että ydinreaktiot alkavat ja syntyy ydinräjähdys. 
 

Animaatio: https://superbossa.com / MPP

Räjähdyksessä kaasu syöksyy avaruuteen valkoisen kääpiön pinnalta hirmuisella vauhdilla. Räjähdys on hyvin kirkas, jopa 100 000 kertaa kirkkaampi kuin tavallinen auringon kaltainen tähti ja sen voi havaita tähtitaivaalta jopa paljaalla silmällä. Koska kirkastuminen on niin valtava ja äkillinen, aikana ennen suuria kaukoputkia kuviteltiin, että taivaalle syttyi uusi tähti. Tästä juontaa myös Nova-purkausten nimi, Nova Stella tarkoittaa uutta tähteä.

Joissakin kohteissa, kun räjähdys on puhdistanut valkoisen kääpiön pinnan kaasusta, prosessi alkaa alusta. Jättiläistähden kaasua virtaa jälleen valkoisen kääpiön pinnalle ja se kuumenee ja paine kasvaa. Tällaisia systeemejä kutsutaan toistuviksi Noviksi. RS Oph on toistuva Nova ja sen pinnalla räjähtää noin 15 vuoden välein. 

— Koska edellinen räjähdys tapahtui vuonna 2006, tiesimme odottaa seuraavaa. Kun Fermi-satelliitilta, joka seuraa gammasäteilyä avaruudessa, tuli tieto uudesta säteilyhavainnosta, käänsimme MAGIC-teleskoopit havaitsemaan kohdetta välittömästi seuraavana yönä. Teleskoopit havaitsivat Novasta gammasäteilyä, joka on sata miljardia kertaa energisempää kuin näkyvä valo, kertoo Vandad Fallah Ramazani Suomen ESO-keskuksesta ja Ruhrin yliopistosta Saksasta. 
 

MAGIC-teleskooppi havainnoi RS Ophin Nova-purkausta yönä, jolloin avarauudessa havaittiin erittäin korkeaenergistä gammasäteilyä
MAGIC-teleskooppi havainnoi RS Ophin Nova-purkausta yönä, jolloin avarauudessa havaittiin erittäin korkeaenergistä gammasäteilyä (11.8.2021). Kuva: Urs Leutenegger

Korkeaenergisen kosmisen säteilyn alkuperä on askarruttanut tutkijoita sata vuotta – nyt yhdeksi syyksi paljastuivat Nova-purkaukset

Tämä on ensimmäinen kerta, kun näin energistä säteilyä havaitaan Nova-purkauksista. Havainto paljasti, että räjähdyksessä syntyneissä shokkiaalloissa hiukkaset kiihtyivät lähes valon nopeuteen. 

Erityisen mielenkiintoisen tutkijoiden mukaan tästä havainnosta tekee se, että Nova-purkausten on ajateltu olevan niin paljon heikompia kuin supernovien, että niiden merkitys kosmisten säteiden kiihdyttäjinä olisi merkityksetön. Kosmisten säteiden, eli korkeaenergisten varattujen hiukkasten, joita törmää jatkuvana tasaisena virtana maapallon ilmakehään, alkuperä on askarruttanut tutkijoita jo yli sata vuotta, niiden ensi löydöstä asti. Supernovia, eli massiivisten tähtien kuoleman synnyttämiä räjähdyksiä, on pidetty mahdollisina lähteinä. 

Nova-purkaukset ovat kuitenkin paljon yleisempiä kuin supernovat, ja nyt MAGICin, Fermin ja muiden havaintolaitteiden tekemät havainnot osoittivat niiden olevan myös tehokkaita hiukkasten kiihdyttäjiä. 

— Voidaan siis olettaa, että myös Novat ovat kosmisen säteilyn yksi lähde. Mutta koska tämä oli ensimmäinen havainto Novista näin korkeilla energioilla, emme vielä tiedä kuinka yleistä on, että Nova kiihdyttää hiukkaset näin korkeaan energiaan. Joka tapauksessa Nova-purkaukset paljastuivat uusiksi mielenkiintoiseksi tutkimuskohteiksi meille erittäin korkeaa gammasäteilyä havaitseville tutkijoille, summaa akatemiatutkija Elina Lindfors Suomen ESO-keskuksesta. 

Kanariansaarten La Palmalla sijaitseva MAGIC-teleskooppi rakentuu kahdesta 17-metrisestä teleskoopista. Ensimmäinen MAGIC-teleskooppi aloitti toimintansa vuonna 2004. Suomen ESO-keskus on ollut mukana MAGIC-teleskooppeja operoivassa tutkijakollaboraatiossa alusta alkaen. 

MAGIC teleskooppien tekemät havainnot julkaistiin Nature Astronomyssa huhtikuussa. Turun yliopistosta väitellyt ja Suomen ESO-keskuksessa vierailevana tutkijana toimiva tutkijatohtori Vandad Fallah Ramazani oli mukana julkaisuun käytettyjen havaintojen analysoinnissa sekä Nature Astronomyssa julkaistavan artikkelin kirjoittamisessa. Lisäksi julkaisussa oli mukana akatemiatutkija Elina Lindfors, yliopistotutkija Kari Nilsson sekä tohtorikoulutettava Jenni Jormanainen Suomen ESO-keskuksesta.  Suomen ESO-keskus on Turun yliopiston yhteydessä toimiva Aalto-yliopiston, Helsingin yliopiston, Oulun yliopiston ja Turun yliopiston yhteinen tähtitieteen alan kansallinen tutkimuslaitos.

 

Luotu 19.04.2022 | Muokattu 21.04.2022