Euroopa Lõunaobservatooriumi astronoomid Ben Ritchie juhtimisel on Väga Suurt Teleskoopi (VLT) kasutades leidnud erilise neutrontähe, mis tekkis Päikesest vähemalt 40 korda suurema massiga tähest.
Maast umbes 16,000 valgusaasta kaugusel asub peaaegu eranditult suurtest tähtedest koosnev täheparv Westerlund 1. Peaaegu iga seal leiduv täht on O -või B-tüüpi ehk Päikesest 10 kuni 40 korda raskem. Samuti on need erakordselt eredad, mõned kiirgavad Päikesest miljoneid kordi rohkem energiat ning nende diameeter võib Päikesesüsteemi mastaapides ulatuda isegi Saturnini.
Kunstniku nägemus täheparves Westerlund 1 paiknevast magnetarist - ülitugeva magnetväljaga neutrontähest. Kehtivate täheevolutsiooni teooriate kohaselt oleks pidanud algsest tähest oma eluea lõpul saama must auk, mitte neutrontäht. Foto: ESOL. Calçada
Samas ei ole sellist tüüpi tähtede eluiga väga pikk. Nende tuumale mõjuv rõhk on suurem kui väikeste tähtede puhul, mistõttu kulutavad tähed kiirema termotuumasünteesi tõttu oma kütuse kiiremini ära. Samas on teada, et täheparv on suhteliselt noor – vaid viis miljonit aastat. Lisaks sellele on astronoomide vaatlused näidanud, et kõik tähed tekkisid ligikaudu samal ajal. Kuid täheparves on veel tuhandeid eredalt säravaid tähti, mis tähendab, et magnetari algne mass pidi olema eriti suur.
Piisavalt massiivne, et oma eluea lõpus supernoovana plahvatada ning et selle jäänustest saaks moodustuda must auk. Levinud tähtede evolutsiooni teooriate kohaselt peab olema täht algselt vähemalt 25 korda massiivsem kui Päike. Kui aga gravitatsioonilised vastastikmõjud ei ole piisavalt suured, tekib selle asemel aga neutrontäht. Kummalgi juhul läbib surnud täht proto-neutrontähe faasi, kus gravitatsiooni mõju tasakaalustab raudtuumas esinev elektronide puudujääk. Kui tähe mass ei olnud piisavalt suur, ei suudagi gravitatsiooniline tõmbejõud elektromagnetilisest vastastikmõjust üle saada. Siiski on ka neutrontähed ülitihedad, ent siiski mitte päris nii tihedad kui musta auk. Sama tihe keha tekiks, kui terve Päike paari kilomeetrise läbimõõduga sfääri suruda.
Praeguse magnetari massi ei saa otseloomulikult otseselt mõõta, kuid analoogia alusel leidub viis, kuidas leida kunagise hiigeltähe mass. Nimelt avastasid astronoomid samas täheparves binaarsüsteemi W13, kus tähed tiirlevad teineteisele nii lähedal, et nende üksikkiirgust on peaaegu võimatu eristada. Sadu aastaid tagasi leidis aga Johannes Kepler viisi, kuidas kahe mistahes teineteise ümber tiirleva keha massid kindlaks teha. Olgu selleks kuud, planeedid või tähed
Väga Suure Teleskoobi laiavälja kaameraga tehtud foto Westerlund 1 täheparvest, mis koosneb suuremas osas tuhandetest sinistest ülihiidudest. Magnetariks (vasakul-all.) muutunud tähe algse massi kindlaks tegemiseks kasutas töörühm binaarsüsteemi W13 (vasakul-üleval). Foto: ESO
Astronoomid leidsid seeläbi, et W13 moodustavate tähtede massid on Päikese omast 35 ja 23 korda suuremad. Harilikult on ülihiiud tekkides veelgi massiivsemad, ent kaotavad aja jooksul osa sellest ülivõimsa päikesetuule tõttu. Seega arvavad astronoomid, et alguses oli nende kummagi mass ligikaudu 40 Päikese massi. See omakorda tekitabki vastuolu – algselt uuritud täht pidi kuidagi 9/10 enda massist enne gravitatsioonilist kokkukukkumist kuidagi lahti saama.
Avaldatud uurimuse kaasautori Simon Clarck’i sõnul muudab anomaalia seletamist keerulisemaks asjaolu, et puudub laialt aktsepteeritud teooria, kuidas sellised äärmiselt tugeva magnetväljaga objektid moodustuvad. Ühe võimaliku selgituse kohaselt oli magnetari eelkäija samuti osa binaarsüsteemist, kus paaristäht osa tähe algsest massist endale tõmbas. Seeläbi oleks võinud täht vältida mustaks auguks muutumist. Ent see omakorda tähendaks, et magnetari ümbruses peaks leiduma teise tähe jäänused, mida leitud ei ole. Viimast võib selgitada teooria, et ülivõimas supernoova plahvatus paiskas tähematerjali ilmaruumi.
Seletusega on kooskõlas ka hiljuti Alexander Hegeri poolt loodud teoreetiline raamistik, mille kohaselt saavad Linnutee galaktikas üksikutest tähtedest moodustuda mustad augud ainult juhul, kui nende mass on algselt 25-40 Päikese massi. Tähtedest, mille mass on suurem, tekivad mudeli kohaselt nii Westerlund 1-s kui ka kaugemas, täheparv 1806-20 asuvad magnetarid. “Uus Westerlund 1 käsitlev uurimus kinnitab neid varasemaid uuringuid, kuid on tunduvalt viimistletum, kuna on mudelist tänu dünaamilise massi mõõtmistele sõltumatu,” tunnustas uurimust Sheffieldi ülikooli astrofüüsika professor Paul Crowther. Mustad augud võivad aga universumis olla haruldasemad, kui seni arvatud.
Allikas:
ESO: “A VLT/FLAMES survey for massive binaries in Westerlund 1: II. Dynamical constraints on magnetar progenitor masses from the eclipsing binary W13.”
Loe lisaks:
ESO pressiteade