Eta Carinae – massiivinen hyperjättiläinen ja mahdollinen supernova
Eta Carinae – superkirkas hyperjättiläinen Carinassa, massiivinen kaksostähti ja mahdollinen tuleva supernova; syväluotaava katsaus sen rakenteeseen ja uhkaan.
Eta Carinae (η Carinae tai η Car) on yksi taivaan kirkkaimmista ja massiivisimmista tunnetuista tähdistä. Se sijaitsee Carinan tähdistössä, noin 7 500–8 000 valovuoden etäisyydellä Auringosta. Eta Carinae on erittäin energinen ja epävakaa järjestelmä, jonka tutkimus on antanut arvokasta tietoa massiivisten tähtien elinkaaresta ja tappavasta loppuvaiheesta.
Järjestelmän rakenne
Järjestelmä koostuu ainakin kahdesta tähdestä: ensisijainen on erittäin massiivinen, kuuma ja vaihteleva tähti, luokitukseltaan valovoimainen sininen muuttuja (LBV). Sen alkuperäiseksi massaksi on arvioitu noin 150 Auringon massaa, josta se on menettänyt vähintään noin 30 Auringon massaa voimakkaiden tuulten ja historiallisten purkaustensa aikana. Toisen komponentin, kuuman superjättiläisen, massaksi arvioidaan noin 30 Auringon massaa. Kaksostähdet kiertävät toisiaan eksentrisellä radalla; niiden vuorovaikutukset tuottavat voimakkaita törmäysalueita ja vaihtelua eri aallonpituuksilla.
Homunculus ja Carina-sumu
Eta Carinae -järjestelmä on upotettuna niin kutsuttuun Homunculus-umun (Homunculus-nebulaan), joka on osa suurempaa Carina-sumua. Homunculus muodostui todennäköisesti 1800-luvun keskivaiheilla tapahtuneen suuren purkauksen — niin kutsutun Great Eruption -tapahtuman — seurauksena. Purkauksen aikana Eta Carinae kirkastui merkittävästi ja eritti paksun, kaksilohkoisen kaasupilven, joka näkyy Hubble-avaruusteleskoopin kuvissa kirkkaana dumbbellin kaltaisena rakenteena. Umun arvioidaan sisältävän arviolta useita Auringon massoja (yleisimmät arviot ovat noin 10–20 Auringon massaa), ja sen kineettinen energia oli huomattava, minkä vuoksi tapahtumaa on kutsuttu myös "supernovaimitaattoriksi".
Optinen peittävyys ja moniaaltopituustarkkailu
Eta Carinaen ympärillä oleva paksu ja pölyinen umu tekee järjestelmästä osittain optisesti peittyneen, joten sen sisäosia ei nähdä selvästi näkyvällä valolla. Siksi Eta Carinaeta tutkitaan laajasti eri aallonpituuksilla: infrapuna-, radio-, röntgen- ja gammasäteilyllä. Erityisesti radikaalinen tuulien törmäys kaksostähden välillä synnyttää voimakasta röntgensäteilyä, jonka voimakkuus vaihtelee järjestelmän kierron mukaan.
Valovoima ja merkitys
Eta Carinaen kokonaisvalovoima on yli viisi miljoonaa kertaa Auringon valovoimaa, mikä tekee siitä yhden galaksimme kirkkaimmista yksittäisistä kohteista, kun efektiivinen teho lasketaan. Se on tärkeä kohde massiivisten tähtien evoluution, tähtienvälisen aineen rikastumisen ja tähtien viimeisten elinvaiheiden ymmärtämisessä.
Orbitin ominaisuudet ja vaihtelut
Järjestelmän kaksoistähdet kiertävät toisiaan noin 5,5 vuoden jakson mukaan. Radan eksentrisyys on suuri, joten periastronilla (lähin kohta) tähdet ovat hyvin lähellä toisiaan, mikä aiheuttaa voimakkaita vuorovaikutuksia: massan siirtymistä, lisääntyvää säteilyä ja muutoksia röntgen- ja spektroskooppisissa havainnoissa. Periastron-kohdat ovat olleet erityisen tärkeitä Eta Carinaen pitkän aikavälin seurannassa.
Historiallinen purkaus ja nykyaikainen tutkimus
Suuri purkaus 1830–1850-luvuilla (huippu noin vuonna 1843) nosti Eta Carinaen taivaankannen kirkkaimpiin tähtiin; se näkyi paljain silmin ja kilpaili kirkkautensa puolesta silloin näkyvien kirkkaimpien tähtien kanssa. Tapahtuma jätti jälkeensä Homunculus-umun ja laajamittaisen materiaalinpoiston. Sittemmin Eta Carinaen ympäristöä on tutkittu modernien teleskooppi-instrumenttien avulla, ja järjestelmä on yksi parhaista esimerkeistä niin kutsutuista LBV-purkausilmiöistä.
Tulevaisuus: mahdollinen supernova
Massansa ja kehitysvaiheensa vuoksi Eta Carinaen odotetaan lopulta räjähtävän supernovana tai vielä voimakkaampana hypernovana. Tarkkaa ajankohtaa ei voi ennustaa: "tulevaisuudessa" voi tarkoittaa lähitulevaisuutta astronomisissa mittakaavoissa (vuosia tai vuosisatoja) tai pitempää aikaa (tuhansia–kymmeniä tuhansia vuosia). Purkaukset, massanmenetys ja keskeisen ytimen kehitys kuitenkin osoittavat, että järjestelmä on lähellä elinkaarensa loppua verrattuna Auringon kaltaisiin pienempiin tähtiin.
Näkyvyys taivaalla
Eta Carinae sijaitsee eteläisellä taivaalla. Se ei ole nähtävissä pohjoisilla leveysasteilla paljon yli noin 30° pohjoista leveyttä. Toisaalta eteläisemmillä leveysasteilla, erityisesti alle noin 30° eteläistä leveyttä, kohde on erittäin hyvin näkyvissä ja paikoin jopa ympyrämäisesti kiertävä näky (circumpolar) riippuen havaintopaikasta.
Yhteenveto
- Eta Carinae on massiivinen, erittäin kirkas ja epävakaa kaksoistähtijärjestelmä Carinan tähdistössä.
- Järjestelmä on kuuluisa 1800-luvun suuresta purkauksesta, joka muodosti Homunculus-umun.
- Se on yksi parhaista kohteista tutkia LBV-tähtien käyttäytymistä, massanmenetystä ja kaksostähtien vuorovaikutuksia.
- Eta Carinaen odotetaan lopulta räjähtävän supernovana, mutta tarkka ajankohta on epävarma.
Hubble-avaruusteleskoopin kuva, jossa näkyy Eta Carinae ja tähteä ympäröivä kaksinapainen Homunculus-sumu. Homunculus muodostui Eta Carinaen purkauksessa, jonka valo saavutti Maan vuonna 1843. Itse Eta Carinae näkyy valkoisena laikkuna lähellä kuvan keskikohtaa, jossa Homunculuksen kaksi lohkoa koskettavat toisiaan.
Euroopan eteläisen observatorion Very Large Telescope -kaukoputken ottama kuva Carina-sumusta (Ultra high image saatavilla klikkaamalla).
Eta Carinaen keskellä on supertähti, kuten tässä Chandran kuvassa näkyy. Uudessa röntgenhavainnossa näkyy kolme erillistä rakennetta: ulompi, hevosenkengän muotoinen rengas, jonka halkaisija on noin 2 valovuotta, kuuma sisempi ydin, jonka halkaisija on noin 3 valokuukautta, ja kuuma keskuslähde, jonka halkaisija on alle 1 valokuukausi ja joka saattaa sisältää supertähden, joka on vastuussa Homunculus-sumusta. Ulompi rengas on todiste toisesta suuresta räjähdyksestä, joka tapahtui yli 1 000 vuotta sitten. Luotto: Chandra Science Center ja NASA
Historia
Eta Carinae havaittiin ensimmäisen kerran 4. magnitudin tähtenä. Se kirkastui vuosina 1837-1856 tapahtumassa, joka tunnetaan nimellä "suuri purkaus". Eta Carinae nousi taivaan toiseksi kirkkaimmaksi tähdeksi 11.-14. maaliskuuta 1843, ennen kuin se hiipui selvästi paljain silmin havaittavuuden alapuolelle.
Se on kirkastunut noin vuodesta 1940 lähtien, ja sen magnitudi on ollut yli 4,5 vuonna 2014. Eta Carinae on sirkumpolaarinen 30° eteläisen leveyspiirin eteläpuolella, joten sitä ei koskaan nähdä 30° pohjoisen leveyspiirin pohjoispuolella.
Järjestelmä ja ominaisuudet
Tämä tähtijärjestelmä on tällä hetkellä yksi massiivisimmista, joita voidaan tutkia yksityiskohtaisesti. Viime aikoihin asti Eta Carinaen uskottiin olevan massiivisin yksittäinen tähti, mutta vuonna 2005 sen todettiin olevan kaksoistähtijärjestelmä. Eta Carinae -monitähtijärjestelmän massiivisin tähti on todennäköisesti yli 100 kertaa Auringon massainen. On muitakin massiivisia tähtiä, joiden tiedetään olevan valovoimaisempia ja massiivisempia.
Eta Carinaen kaltaiset tähdet tuottavat yli miljoona kertaa enemmän valoa kuin Aurinko. Ne ovat melko harvinaisia - niitä on vain muutamia kymmeniä Linnunradan kokoisessa galaksissa. Niiden oletetaan olevan lähellä Eddingtonin rajaa tai ylittävän sen. Se tarkoittaa, että niiden säteilyn ulospäin suuntautuva paine on lähes tarpeeksi voimakas kumoamaan painovoiman. Yli 120 Auringon massaiset tähdet ylittävät Eddingtonin rajan, ja niiden painovoima on tuskin tarpeeksi voimakas pitämään säteilynsä ja kaasunsa paikoillaan.
Eta Carinaen tärkein merkitys astrofysiikan kannalta on sen jättiläispurkaus, joka havaittiin noin vuonna 1843. Muutamassa vuodessa Eta Carinae tuotti lähes yhtä paljon näkyvää valoa kuin supernovan räjähdys, mutta se selvisi hengissä. Se oli "supernovaimitoitsija" tai "epäonnistunut supernova". Eta Carinaen jättiläispurkaus oli tämän ilmiön prototyyppi.
Yksi Eta Carinaen merkittävä piirre on sen muuttuva kirkkaus. Se luokitellaan tällä hetkellä siniseksi muuttuvaksi kaksoistähdeksi, koska sen kirkastumis- ja himmenemismallissa on erityispiirteitä.
Eta Carinaen toissijaisen tähden lähettämä ionisoiva säteily on järjestelmän tärkein säteilylähde. Suuri osa tästä säteilystä absorboituu primääritähden tuuleen.
Aiheeseen liittyvät sivut
- S Doradus
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on Eta Carinae?
A: Eta Carinae on superkirkas hyperjättiläistähtijärjestelmä, joka sijaitsee Carinan tähdistössä, noin 7 500-8 000 valovuoden päässä Auringosta.
Kysymys: Onko Eta Carinaessa enemmän kuin yksi tähti?
V: Kyllä, Eta Carinae sisältää ainakin kaksi tähteä, joista ensisijainen on kirkas sininen muuttuja (LBV) ja sen ympärillä kiertää kuuma ylijättiläistähti.
K: Mikä on Eta Carinaen ensisijaisen tähden massa?
V: Eta Carinaen päätähdellä oli alun perin noin 150 auringon massaa, josta se on menettänyt ainakin 30 massaa.
Kysymys: Mikä on Homunculus-sumu?
V: Homunculus-sumu on Eta Carinaeta ympäröivä paksu punainen sumu, joka on muodostunut kahdesta tähdestä. Se on myös osa paljon suurempaa Carinan tähtisumua.
Kysymys: Näkyykö Eta Carinaen seuralustähti optisilla kaukoputkilla?
V: Ei, Eta Carinaeta ympäröivän valtavan paksun punaisen tähtisumun vuoksi seuralaisen tähden näkeminen optisesti on mahdotonta.
K: Kuinka valovoimaisia Eta Carinae ja Homunculus-sumu ovat?
V: Eta Carinaen ja Homunculus-sumun yhteenlaskettu valovoima on yli viisi miljoonaa kertaa suurempi kuin Auringon.
K: Onko odotettavissa, että Eta Carinae räjähtää tulevaisuudessa supernovaksi?
V: Kyllä, Eta Carinae räjähtää tulevaisuudessa supernovana sen massan ja elämänvaiheen vuoksi.
Etsiä