on kokenut epätavallisia muutoksia kirkkaudessa viime vuosina. NASA / JPL-Caltech
Planeetanmetsästyksen tiede on todella lähtenyt liikkeelle 2000-luvulla, ja kauttakulkumenetelmä on tiennäyttäjä. Kun planeetta kulkee emotähtensä edestä näköyhteyteen nähden, osa tähden valosta katoaa hetkeksi. Eksoplaneettojen metsästäjät etsivät eksoplaneettojen läpikulkujen avulla runsaasti planeettoja muiden tähtien ympäriltä. Nykyään tiedämme tuhansista tähdistä, joiden ympärillä on maailmoja, ja suurin osa niistä on löydetty läpikulkumatkalla.
Kun suunnitellaan planeettojen etsimiseen optimoitu operaatio, on odotettavissa, että tekniikka paljastaa muutamia outouksia. Mikään ei kuitenkaan valmistanut tähtitieteilijöitä siihen outouteen, joka on Tabbyn tähti, jonka vuo himmenee valtavasti ilman säännöllisesti toistuvia signaaleja. Vuosia kestäneiden spekulaatioiden jälkeen, joiden skenaariot vaihtelevat komeettamyrskyistä avaruusolentojen megarakenteisiin, tutkijat ovat vihdoin ratkaisseet mysteerin. Pöly, aivan uudella tavalla, näyttää olevan syyllinen.
Tabbyn tähdestä: KIC 8462852. Niissä ei näy todisteita monista luonnollisista selityksistä havaituille vuon notkahduksille. Infrapuna: IPAC/NASA (2MASS), vasemmalla; Ultravioletti: STScI (GALEX), oikealla
NASA:n Kepler-missio muutti pelin, sillä se tutki yli 100 000 tähteä useiden vuosien ajan. Niistä sadoista tuhansista tähdistä, joita NASAn Kepler-avaruusalus havainnoi, yksi erottuu kaikkein epätavallisimpana. KIC 8462852 – joka tunnetaan puhekielessä joko nimellä Tabbyn/Boyajianin tähti (sen mielenkiintoisen käyttäytymisen löytäjän Tabetha Boyajianin mukaan) tai WTF? (tähti – on yhdistelmä ominaisuuksia, jotka tekevät siitä täysin ainutlaatuisen. Yhtä aikaa se:
- näyttää valtavia, jopa 22 %:n pudotuksia vuossaan (kun taas useimmat planeetat aiheuttavat <1 %:n pudotuksia),
- himmenee hitaasti vuosikymmenten aikaskaalalla satunnaisten kirkastumistapahtumien kera (mitä ei tiedetä tapahtuvan millään muulla vastaavalla tähdellä),
- jossa kokonaiskirkkaus vaihtelee notkahdusten ympärillä (planeettojen havaitun tasaisen vähenemisen ja lisääntymisen sijaan),
- mutta jossa ei ole infrapunasäteilyä (jota kaikilla muilla tähdillä, joilla on suuria vuon notkahduksia, on).
Tämä loi valtavan arvoituksen.
kuvattiin, mutta huippuluokan infrapunakuvauslaite, joka on suunniteltu eksoplaneettakiekkokuvien ottamiseen, on SPHERE, joka rutiininomaisesti saa resoluution, joka on ~10″ eli alle 0,003 astetta per pikseli. KIC 8462852:lla ei ole näitä ominaisuuksia eikä tällaista infrapunasäteilyä. SHINE (SpHere INfrared survey for Exoplanets) collaboration / Arthur Vigan
Ei voi olla planeettoja, koska yksikään planeetta ei ole tarpeeksi suuri peittääkseen niin paljon valoa tähdeltään. Vaikka kuvittelisit planeetan, jolla on valtava rengasjärjestelmä, kuten supersaturnus, nuo valovirran notkahdukset olisivat sekä jaksottaisia että niissä olisi tasainen kuvio, jossa olisi tasanko. Tämä on ristiriidassa käytettävissä olevien tietojen kanssa.
kiertää nuorta jättiläisplaneettaa tai ruskeaa kääpiötä J1407b. Maailmat, joissa on poikkeuksellisia rengasjärjestelmiä, voisivat tuottaa suuria vuon notkahduksia, mutta nämä notkahdukset olisivat jaksottaisia ja sisältäisivät planeetan kaltaisen komponentin, jota ei ole havaittu. Ron Miller
Tämä olisi voinut olla hyvin nuori tähti, jossa oli planeetan pieneliöitä, protoplaneettakiekko ja erittäin pölyinen ympäristö. Olemme nähneet tähtiä, joiden ympärillä on ollut suuria flux-dippejä, ja ne kaikki ovat kuuluneet tähän kategoriaan.
Mutta Boyajianin tähti on aivan liian vanha protoplanetaariseen levyyn: monta sataa miljoonaa vuotta liian vanha. Sillä ei myöskään, mikä tärkeintä, ole sellaista infrapunasäteilyä, jota protoplanetaarisen levyn omaavalla tähdellä pitäisi olla. Tämän vuoksi tähti sai alun perin nimen ”WTF?”. (for where’s the flux?) tähti.
protoplanetaarinen levy. Auringon kaltaisten tähtien ympärillä olevilla protoplanetaarisilla kiekoilla on monia tuntemattomia ominaisuuksia, mutta ne kaikki osoittavat infrapunasäteilyä. Tabbyn tähdellä ei ole sellaista. ESO/L. Calçada
Se voisi olla sarja komeettatapahtumia, joissa ne säteilevät suuria määriä pölyä, joka potkaistaan ylös, kun ne putoavat kyseisen aurinkokunnan sisäosaan. Tämä voisi, kuten suhteellisen hiljattain osoitettiin, selittää lyhytaikaiset vuon notkahdukset, joita on havaittu.
lähellämme omaa, nimeltään Eta Corvi. Komeettaskenaario on yksi selitys Tabbyn tähden ympärillä tapahtuvalle himmenemiselle, jonka korkealaatuinen tähtitieteellinen spektri on nyt sulkenut pois. NASA / JPL-Caltech
Mutta on toinenkin ilmiö, jota tämä ratkaisuehdotus ei voi selittää: tähden pitkäaikainen himmeneminen. Tätä tähteä ei kutsuta ”Tabbyn tähdeksi” tai ”Boyajianin tähdeksi” siksi, että sen löysi kyseinen tutkija; ainoastaan siksi, että hän johti tieteellistä tutkimusta koskien mielenkiintoista ja tärkeää uutta käyttäytymistä.
Mutta tämä tähti on tunnettu jo yli vuosisadan ajan, ja havainnot viittaavat pitkäaikaiseen himmenemiseen, jota tämä malli ei voi selittää. Komeettapölyä puhalletaan pois kuukausien aikaskaalalla; tarvittaisiin lähes jatkuva komeettojen pommitus, jotta pienentynyt vuo säilyisi yli vuosisadan ajan. Tarvittaisiin monia komeettoja samankaltaisella kiertoradalla, mitä emme tiedä miten saada aikaan.
ja kaksi muuta tähteä, joiden vuo ei ole muuttunut. Bradley E. Schaefer, via http://arxiv.org/abs/1601.03256
Mitä mahdollisia selityksiä siis jäi jäljelle? Yksi suosittu ajatus, joka esitettiin, oli ajatus avaruusolentojen megarakenteista: että sivilisaatio, joka oli teknologisesti paljon ihmiskuntaa edellä, rakensi laitteiston, joka periodisesti (tai aperiodisesti) esti suuren osan tähden valosta. Kun rakenteesta tuli yhä täydellisempi, se lisäsi estetyn valon määrää. Viimeisen vuosisadan aikana se, että tämän tähden valo oli himmentynyt niin merkittävästi, voitaisiin selittää sillä, että rakennelman valmistuminen olisi edennyt.
Se on kiehtova, joskin out-of-the-box-ajatus.
megarakenne, joka ei ole vielä valmis, ja joka voisi mahdollisesti olla havaittavissa Gaia-avaruusaluksen avulla. Näin ei kuitenkaan tapahdu KIC 8462852:n ympärillä. Spektritodisteet sulkevat sen pois. Kevin McGill / flickr
Mutta lukemattomien seurantahavaintojen ansiosta tiedämme, että se on väärin. Syy? Muukalaismegarakenteen kaltainen kohde olisi täysin läpinäkymätön valolle: se ei pystyisi kulkemaan sen läpi. Tämä pätee yhtä lailla planeettoihin, kuihin tai mihin tahansa muuhun ”kiinteään” kohteeseen, jonka voitte kuvitella.
Kolmen viime vuoden aikana otetuista yli 19000 kuvasta, jotka on otettu neljällä eri aallonpituuskaistalla sinisestä valosta aina infrapunavaloon asti, olemme oppineet, että sininen valo estyy ensisijaisesti kaikissa himmenemistapahtumissa: lyhytaikaisista valovirtauksen notkahduksista tähden pitkäaikaiseen hiipumiseen. Tiedetään yksi asia, joka voi aiheuttaa sinisemmän valon estymisen, kun taas punaisempi valo pääsee ensisijaisesti läpi: pölyhiukkaset, jotka pienenevät ainakin tiettyyn, minimaaliseen kokoon.
pölypitoinen Bok-globuli, Barnard 68. Infrapunaista valoa ei estetä läheskään yhtä paljon, koska pienikokoiset pölyhiukkaset ovat liian pieniä vuorovaikutukseen pitkän aallonpituuden valon kanssa. ESO
Sen täytyy siis olla pölyä. Mikä ikinä aiheuttaakaan vuon notkahdukset, samoin kuin mikä ikinä aiheuttaakaan pitkäaikaisen hiipumisen, molemmilla on oltava pölyperäistä alkuperää. Keplerin notkahdukset ja ”sekulaarinen himmeneminen” johtuvat samasta ilmiöstä. Itse uuden paperin mukaan:
Tämä kromaattinen sammuminen edellyttää pölyhiukkasten kokoa jopa ~0,1 mikroniin asti, mikä viittaa siihen, että tähtien säteilypaine puhaltaa tämän pölyn nopeasti pois, joten pölypilvien on täytynyt muodostua kuukausien kuluessa. Nykyaikaiset infrapunahavainnot otettiin aikana, jolloin pölypeittävyys oli vähintään 12,4 % ± 1,3 % (osana sekulaarista himmenemistä), ja tämä on sopusoinnussa sen kanssa, että himmeneminen on peräisin kehätähtipölystä.
Tässä kohtaa todisteet viittaavat: pölyyn. Mutta tämä on vielä hieman mystistä.
tähti, päällekkäin Tabetha Boyajianin (2018, Twitterin kautta) tuoreiden tietojen kanssa, jotka osoittavat joitakin viimeaikaisia vuon notkahduksia. Pöly ei voinut olla tähden pinnalla, kuten tässä on havainnollistettu. KIC 8462852, F-luokan tähti, on liian kuuma, jotta tämä olisi uskottavaa. T. Boyajian / Twitter
Loppujen lopuksi Boyajianin tähti on yhdistelmä asioita, joita emme odottaisi löytävämme yhdessä.
- Se sopii yhteen sen kanssa, että siinä on suuri määrä kehätähteä ympäröivää pölyä, mikä normaalisti viittaa äärimmäisen nuoreen tähteen, joka on vielä muodostumisvaiheessa.
- Tähti itsessään on kirkkaampi, kuumempi ja massiivisempi kuin Aurinko: se säteilee yli neljä kertaa enemmän valoa kuin Aurinkomme.
- Tähti on vanha: satoja miljoonia vuosia vanha, ja se palaa vakaasti pääjaksolla kaiken järjen mukaan.
Muiden sanojen mukaan havaitsemamme pölyn pitäisi säilyä vain kuukausia ottaen huomioon itse tähden ominaisuudet. Tähtellä täytyy olla jokin tapa täydentää pölyään. Tietojemme mukaan on kaksi järkevää vaihtoehtoa: joko on olemassa ulkoinen pölyrengas, jossa on tiheitä pölypilviä tai inflaatiopommitustapahtumia, tai sitten tähden ympärillä on jotakin tähden ulkopuolista, joka johtaa tähän tähden valon tukkeutumiseen.
Tämän tähden ympärillä pitäisi olla pölyistä roskaa. Jos näin on, on uskomattoman sattumanvaraista, että taso on niin täydellisesti linjassa näköyhteytemme kanssa, merkittävä ja epätodennäköinen tapahtuma, jos se pitää paikkansa. Vaikka todennäköisyys olisikin vain 1 %, olisi arvoitus, että emme ole nähneet muita samankaltaisia tähtiä (99 %), joilla ei ole tällaista linjausta. NASA / JPL-Caltech
Kirkkauden väheneminen, jota on havaittu vuodesta 1890 lähtien, näyttää jatkuvan nykyisissä vuoden 2018 tiedoissa, mutta se ei ole tasaista. Lisäksi on kuukausia kestäviä pitkäkestoisia notkahduksia ja niiden päälle on päällekkäin lyhyempiä, enintään päivän kestäviä notkahduksia. Se johtuu ehdottomasti pölyhiukkasista, joiden koko on ehkä noin 100 nanometriä. Suhde siihen, miten valo himmenee eri aallonpituuksilla/väreillä, osoittaa sen ja sulkee pois muut hypoteesit.
Mutta mistä tuo pöly tulee? Asian rajaamiseksi mukana olleet tutkijat laskivat, kuinka paljon pölyä on oltava mukana, jotta yli 100 viime vuoden aikana tapahtuneet himmenemis- ja uppoamistapahtumat olisivat selitettävissä. Pelkästään meidän näkökenttämme määrittelemässä transitiotasossa tapahtuvaan tapahtumaan tarvitaan noin Kuun massaa vastaava määrä pölyä.
katsotaan selittävän Tabbyn tähden. Sen sijaan sarja pitkäkestoisia komeetan kaltaisia kohteita, joilla on massiivinen pölyhalo, voisi aiheuttaa näitä tilapäisiä, ohimeneviä vuon notkahduksia, mutta siihen tarvitaan hyvin suuri määrä massaa, joka ei ole läpinäkymättömien kohteiden muodossa. NASA/JPL-Caltech
Mutta voisi olla paljon muutakin. Aiemmat tutkijat ovat myös ehdottaneet, että siellä voisi olla suuri määrä kaukaisempaa, tähtienvälistä pölyä, mitä aineisto tukee.
Se voisi joko korvata tai täydentää tähtienvälisen pölyn läsnäoloa. Mitä tulee tähteä ympäröivään materiaalikiekkoon, niin kiekko on pelkkä minimi. Siellä voisi olla suuri määrä pölyä, joka ei ole vain havaitsemassamme tasossa, vaan myös sen ulkopuolella: ehkä halossa. Emme yksinkertaisesti tiedä, mutta tiedämme, että jos sitä on olemassa, se ei voi olla niin lähellä, että se säteilee infrapunasäteilyä. Myös komeettojen pitäisi synnyttää infrapunasäteilyä; James Webb -avaruusteleskoopin pitäisi pystyä kertomaan, kun vuon notkahdukset tapahtuvat, onko komeettahypoteesi sisällä vai ulkona.
tai komeetan lähellä kiertävät planeetat synnyttäisivät infrapunasäteilyä siellä, missä sitä ei nähdä. Jos kauempana on pölyrengas (tai halo), se voisi kuitenkin selittää nämä havainnot. ESA, NASA ja L. Calcada (ESO for STScI)
Ja lopuksi on ehdotettu erästä outoa selitysehdokasta: tämä pöly voisi olla seurausta tähden ruoansulatushäiriöstä.
Jos tämä tähti söisi kaasujättiläisplaneetan – vaikkapa Uranuksen kokoisen planeetan – se voisi olla syyllinen. Jonkin planeetan tai planeettojen sarjan inspiraatio kauan sitten, ehkä vuosisatoja tai jopa useita vuosituhansia sitten, on voinut aiheuttaa tilapäisen kirkastumisen, josta tähti on nyt palaamassa alkuperäiseen, vakaaseen tilaansa. Havaitsemamme vuon notkahdukset voivat siis johtua aiemmasta häiriöstä peräisin olevista planeettojen jäänteistä tai pienempien kappaleiden haihtumisesta ja kaasuuntumisesta.
Jupiter on niin lähellä isäntäänsä, että sen ilmakehä kiehuu avaruuteen. Jos KIC 8462852 on hiljattain nielaissut kaasujättiläisen, se voi mahdollisesti ”röyhtäyttää” pölyhiukkasia, jotka saattavat aiheuttaa havaitun himmenemisen. NASA / GSFC
Kysymyksessä olevasta mekanismista riippumatta voimme olla varmoja yhdestä johtopäätöksestä: Boyajianin tähden himmenemisen syynä on pöly. Kyseessä on normaali, hiukkasmainen pöly, jonka hiukkaskoko on noin 100 nanometriin asti eli pienempi kuin näkyvän valon aallonpituus. Sama pöly, joka aiheuttaa lyhyitä, vuorokauden mittaisia himmenemisiä, aiheuttaa myös useita kuukausia kestäviä himmenemisiä ja aiheuttaa myös yli sata vuotta kestäneen himmenemisen. Se kaikki johtuu tavallisesta, tavallisesta pölystä.
Suuri, avoin kysymys, joka nyt jää avoimeksi, on, mistä tämä pöly on peräisin? Se ei ole, koska tähti on nuori tai vasta muodostumassa, ja on uskomattomia rajoitteita sille, että tähdellä on näkymätön seuralainen. Kaikki ei voi tulla tähtienvälisestä pölystä. Oliko planeetta syöty? Onko jotain vielä epätavallisempaa tekeillä? Ainoa tapa saada se selville on saada lisää – ja parempaa – tietoa tästä kohteesta. Mutta yksi asia on varma: vaikka jossain olisikin muukalaisten megarakenteita, ne eivät ole täällä.