uniVersI/O



Tiedeviikko 40/10

Rapusumu

Noin 7500 vuotta sitten massiivinen tähti räjähti supernovana 6500 valovuoden päässä Maasta ja vuonna 1054 kiinalaiset ja arabialaiset rekisteröivät tapahtuman aikakirjoihinsa uutena tähtenä, joka loisti taivaalla useita viikkoja niin kirkkaana, että sen valossa pystyi lukemaan. Valtava määrä kaasua syöksyi läpi avaruuden tuhansia kilometrejä sekunnissa jättäen jälkeensä kaasukiehkuroita ja -juovia, jotka tänä päivänä näemme muodostavan Rapusumun. Supernovaräjähdyksen aikana massiivisen tähden keskusta luhistui ja muodosti äärimmäisen tiiviin ja nopeasti pyörivän neutronitähden, pulsarin, lähettäen majakan tavoin pulssin säteilyä kohti maata joka kolmaskymmeneskolmas millisekunti. Rapusumu on taivaan kirkkain yhtäjaksoisesti säteilevä röntgen- ja gammasädekohde, ja se onkin yksi tutkituimmista kohteista tähtitieteessä. Röntgentähtitieteessä se on jopa saanut oman yksikkönsä: Crab – Rapu. Niinpä hiljattain kun pari gammasädesatelliittia raportoi (täällä ja täällä) lisääntyvää gammasäteilyä Rapusumusta, tähtitieteilijät innostuivat syystäkin ja tähtäsivät kavalkadin teleskooppeja sitä kohti. Yksi niistä oli Hubble -avaruusteleskooppi, joka nappasi seuraavan kuvan sumusta:

Rapusumun pulsari on kuvan keskustan alempi kirkas tähti, ja kallellaan oleva CD:n muotoinen kiekko sen ympärillä on supernovaräjähdyksestä jäänyttä kaasua ja pölyä. Kirkkaat renkaat tai juovat Hubblen kuvassa syntyvät kun pulsarin synnyttämä ekvatoriaalinen tähtituuli iskeytyy kaasusumuun muodostaen siihen shokkiaallon, joka lämmittää kaasun niin kuumaksi, että se säteilee näkyvän valon lisäksi jopa röntgenalueella (kts. kuva alla).

Credit: NASA/CXC/ASU/J. Hester et al.

Shokkiaalto edelleen kiihdyttää varattuja hiukkasia, jotka siirtävät energiaa kauemmaksi pulsarista muodostaen ulomman renkaan ja sitä ympäröivän röntgenhehkun. Itseasiassa näiden energisten hiukkasten muodostamia aaltoja/juovia on aikaisemmin havaittu reaaliajassa (kts. Hubblen/Chandran kuvasarja alla), niiden liikkuessa sisemmästä renkaasta kohti ulompaa rengasta nopeudella, joka vastaa noin puolta valonnopeudesta.

Chandran kuvassa näkyy myös pulsarin navoilta linkoutuvat hiukkassuihkut, jotka muodostuvat neutronitähden voimakkaan magneettikentän ja nopean pyörimisen yhteisvaikutuksesta, ja joka kiihdyttää elektroneja ja positroneja lähes valonnopeuteen. Vastaavasti kuten pulsarin tähtituulen tapauksessa, törmätessään kaasusumuun hiukkassuihkut muodostavat shokkiaaltoja, jotka edelleen kiihdyttävät lisää varattuja hiukkasia. Lähes valonnopeudella lentävä hiukkanen ennen pitkää törmää lähistöllä kuhiseviin ultravioletti- tai röntgenfotoneihin antaen niille energiaa ns. käänteisen Compton sironnan kautta muodostaen näin gammasäteilyä. Juuri havaitun gammasäteilyn lisääntyminen (noin kaksinkertaiseksi) Rapusumusta tarkoittaa, että kiihdytettyjä hiukkasia on tarjolla enemmän, mikä taas viittaa siihen, että jokin prosessi on voimistanut hiukkassuihkuja. Mahdollisesti neutronitähteen on iskeytynyt jokin suurempi kappale luovuttaen runsaasti energiaa tai neutronitähdessä on voinut tapahtua ns. tähdenjäristys neutronitähden pinnan järjestäytyessä uudelleen. Pulsarin nopean pyörimisen johdosta neutronitähti on muodoltaan litistynyt ellipsoidi, mutta ajan mittaan pyöriminen hidastuu ja neutronitähden muoto muuttuu enemmän pallomaisemmaksi. Koska neutronitähden pinta on kuitenkin hyvin jäykkä, sen muoto muuttuu sykähdyksittäin aiheuttaen tähdenjäristyksiä ja luovuttaen samalla valtavasti energiaa.

Proteiinien rakennuspalikat Titanin kaasukehässä

Tuhat kilometriä Saturnuksen kuun Titanin pinnan yläpuolella voi tälläkin hetkellä olla syntymässä elämän rakennuspalikoita, tai ainakin niin yhdysvaltalais-eurooppalainen tutkimusryhmä ajattelee. Koska meillä ei ole näytettä syvältä Titanin kaasukehästä, tutkijat päättivät luoda mahdollisimman samankaltaiset olosuhteet laboratorioon. Titanin kaasukehän replika koostui sekoituksesta typpeä, metaania ja hiilimonoksidia, jota ionisoitiin mikroaaltosäteilyllä simuloiden Auringon ionisoivaa ultraviolettisäteilyä. Yllätyksekseen tutkijat löysivät säteilytetystä kaasuseoksesta monimutkaisia orgaanisia yhdisteitä yli 5000 eri lajia, sisältäen ainakin viisi nukleotidia, joita DNA ja RNA käyttävät sekä ainakin kaksi aminohappoa. Tutkimusryhmä ei ole suorittanut analyysiä vielä loppuun, mutta seoksesta pitäisi löytyä vielä todennäköisesti yhtätoista eri aminohappoa. Ko. tutkimus sai alkunsa kun Cassini-luotaimen ottamat näytteet Titanin kaasukehän yläosista sisälsivät raskaita, lähes tuhannen hiiliatomin painoisia yhdisteitä. Tutkimusryhmän valmistamasta kaasuseoksesta löytyi myös samanlaisia aerosolihiukkasia kuin mitä löytyi Cassinin näytteistä antaen lisää painoarvoa mahdollisesti alempana sijaitseville proteiineille. Tarkoittaako tämä sitten, että Titanissa olisi elämää? Todennäköisesti ei, sillä olosuhteet Titanin pinnalla ovat hyvin erilaiset kuin Maassa – kylmää ja täysin kuivaa – joten elämä ei pystyisi käyttämään samoja kemikaaleja mitä me käytämme. Tutkimus kuitenkin osoittaa miten elämä mahdollisesti syntyi Maahan ja kenties muuallekin. Tähän mennessä tutkijat ovat ajatelleet, että yksinkertaiset orgaaniset yhdisteet syntyivät salamaniskujen avustuksella Maapallon esi-ilmakehässä ja muodostivat rannikoille molekyylikoktailin, jossa monimutkaisemmat yhdisteet ja lopulta elämä kehittyi. Vaihtoehtoisesti monimutkaiset yhdisteet ovat voineet kehittyä muualla Aurinkokunnassa ja ne ovat päätyneet Maapallolle komeettojen törmätessä siihen. Nyt näiden kahden teorian rinnalla on kolmas vaihtoehto, jonka mukaan elämän rakennuspalikat syntyivät korkalla planeetan esi-ilmakehässä. Tutkimustulokset raportoitiin AAS Division of Planetary Sciences -tapaamisessa Kaliforniassa.

Viikon kuva: Centaurus A ja ESO:n Top 100 kuvat

 

Credit: ESO/WFI (Näkyvä valo); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (Submillimetri); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (Röntgen)

 

 

Lisää kuvia täällä.

Advertisements

Trackbacks & Pingbacks

  1. Tiedeviikko 2010 Top 10 « uniVersI/O pingbacked : 6 years, 5 months ago
  2. Tiedeviikko 2/11 « uniVersI/O pingbacked : 6 years, 4 months ago

Kommentit



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: