uniVersI/O



Kosminen tuhon käsi ulkoavaruudesta™

Ei, tämä ei ole tieteiskirjallisuutta vaan silkkaa tiedekirjallisuutta. Kyse on nimittäin kaasusumuista. Otetaanpa heti alkuun yksi esimerkki, RCW 89:

b1509_halpha

Credits: WFAU/SuperCOSMOS

Kyseinen kaasusumu näkyy selvästi tässä optisen alueen kuvassa säiemäisenä rakenteena kuvan yläosassa. RCW 89 on nk. H II -alue sisältäen runsaasti vetyä, joka ionisoituu sumussa sijaitsevan tähden säteilystä. Ionisaatiotilasta purkautuessaan vetyatomit säteilevät punaista valoa, joka on havaittavissa tehokkailla optisilla teleskoopeilla. Mutta ei tässä vielä kaikki. Näkyvän valon alue on vain erittäin pieni osa sähkömagneettista spektriä ja se tarjoaa vain kapeakatseisen näkemyksen maailmankaikkeuteen. Nykyään tähtitieteilijät ja astrofyysikot pyrkivät todelliseen laajakaistaisuuteen tekemällä samasta kohteesta havaintoja aina radiotaajuuksista gammasäteisiin asti. Esimerkiksi tarkastelemamme RCW 89 kaasusumu tarjoaa aivan toisenlaisen spektaakkelin, kun sitä havaitaan röntgenalueella. Tässä röntgensäteily lisättynä edelliseen kuvaan:

b1509_halpha_xray

Credits: WFAU/SuperCOSMOS, NASA/CXC/SAO/P. Slane, et al.

Ja tässä pelkkä röntgenkuva (Chandra) hieman zoomattuna:

b1509_print4

Credits: NASA/CXC/SAO/P. Slane, et al.

Okei, sehän näyttää kädeltä, joka kurkottaa kohti kosmista saunamakkaraa. Lähtiessämme selvittämään mitä tässä kuvassa todellisuudessa on kyse suuntaa ensin katseesi kohti kämmentä. Kämmenen keskellä oleva sininen, erittäin energistä röntgensäteilyä lähettävä pallo on pulsari (puhelinnumero PSR B1509-58). Pulsarit ovat äärimmäisen nopeasti pyöriviä ja erittäin voimakkaan magneettikentän omaavia neutronitähtiä, jotka sylkevät sisuksistaan elektroneja ja ioneja lähes valonnopeudella. Pulsareita syntyy, kun massiivinen tähti räjähtää supernovana jättäen jälkeensä tiheän neutronitähden. Sokeripala neutronitähteä vastaa suurin piirtein kaikkien ihmisten yhteenlaskettua massaa. Kyseinen pulsari pyörii itsensä ympäri seitsemän kertaa sekunnissa ja omaa magneettikentän, joka on miljoona miljoonaa kertaa voimakkaampi kuin Maan magneettikenttä. Kaikki tämä on lähtöisin vain kymmenisen kilometrin säteisestä neutronitähdestä. Vastaavasti pulsarin aiheuttama ’käsi’ on 150 valovuoden, siis noin 1.4 miljoonan miljardin kilometrin, laajuinen. Uskomattomia kapistuksia!

Kuinka tämä pikkuruinen neutronitähti saa kaiken tämän aikaiseksi? Syy löytyy sen voimakkaasta magneettikentästä yhdistettynä neutronitähden pyörimiseen. Itseasiassa kyseinen pulsari on yksi voimakkaimmista sähkömagneettisista generaattoreista galaksissamme. Magneettikentän avulla se haalii itseensä ympäristössä olevaa kaasua, joka putoaa kohti neutronitähden pintaa. Kaikki kaasu ei kuitenkaan mäjähdä neutronitähteen, vaan osa kanavoituu kahteen kapeaan, energeettiseen ja toisiaan vastakkain oleviin suihkuihin neutronitähden navoilta prosessissa, joka on vielä tarkalleen selvittämättä. Nämä hiukkassuihkut pyyhkivät avaruutta majakan valokeilan tavoin ja havaitsemme säteilypulssin aina kun pulsarin suihku osoittaa kohti Maata. Tämän pulsarin suihkut eivät kuitenkaan osoita kohti Maata vaan toinen suihkuista törmää läheiseen kaasupilveen, joka kuumenee törmäyksen ansiosta miljooniin asteisiin ja alkaa säteilemään, tässä tapauksessa röntgensäteilyä. Käden sormet, jotka näkyvät sinisellä yo. kuvassa (korkeampi energistä röntgensäteilyä, lähempänä neutronitähteä) ja punaisena hehkuva kaasusumu (pehmeämpää, eli vähemmän energistä, röntgensäteilyä, kauempana neutronitähteä) ovat niitä alueita, joista suihku on mennyt läpi. Mutta tarkastellaanpa lähemmin itse kaasusumua röntgenalueessa:

Kuva 2

Credits: Y. Yatsu, et al., 2005, ApJ, 631, 312Y

Kaasusumussa näyttää olevan kuumempia alueita, jotka muodostavat ellipsin kaaren osan. Sen lisäksi, että neutronitähti pyörii se myös vaappuu hyrrän lailla. Tämä prekessioksi kutsuttu ilmiö aiheuttaa sen, että hiukkassuihku ei osoita koko ajan samaan paikkaan vaan piirtää hiljalleen ympyrää taivaalle. Kuumemmat alueet ovat siis paikkoja, joihin hiukkassuihku on jo törmännyt satoja vuosia sitten*. Alueiden lämpötilasta voidaan laskea milloin hiukkassuihku on siihen osunut, ja pitkin ympyrän kehää alueet ovat todellakin toinen toistaan hieman viileämpiä. Näistä voidaan myös laskea, että pulsari on kuumentanut viereistä kaasusumua n. 1400 vuoden ajan, mikä menee yksiin pulsarin kiertoajasta ja sen hidastumisesta lasketun ominaisiän, n. 1700 vuotta, kanssa. Kuinka kuumia nämä alueet sitten ovat? Koska havaitsemme ne röntgenalueella, tarkoittaa se miljoonien asteiden lämpötiloja. Kyseessä on siis varsinainen tuomiopäivän tapposäde, korventaen kaiken tieltään. Onneksi emme ole lähelläkään näiden sormien kärventävää kosketusta.

*Satoja vuosia näennäistä aikaa eli miltä kaasusumu olisi näyttänyt Maan päältä katsottuna satoja vuosia sitten. Todellisuudessa valolta kestää saapua pulsarilta n. 17000 vuotta (pulsarin arvioitu etäisyys siis 17000 valovuotta, eli noin 5200 parsekia, eli noin 160 000 000 000 000 000 kilometriä). Koska tähtitieteellisten kohteiden etäisyyden mittaus on kuitenkin suhteellisen epätarkkaa puuhaa useimpien kohteiden kohdalla, on järkevämpää käyttää näennäistä aikaa. Tämän lisäksi säästytään järjettömän suurten lukujen kirjoittamiselta, mikä selkeyttää huomattavasti fysikaalisten tapahtumien varsinaista aikaskaalaa.

Advertisements

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggers like this: