Jättiläistähden pilkut antavat uutta tietoa Auringon syntyvaiheista

​Tutkijaryhmä tarkasteli 181 valovuoden päässä sijaitsevan Zeta Andromedae -tähden tähdenpilkkuja. Zeta Andromedae on ensimmäinen tähti Auringon lisäksi, jonka pinnalla olevat viileät pilkut on kuvattu.

– Pilkut keskittyvät tähden pohjoisnavalle ja keskileveyspiireille päiväntasaajan ja napojen välille. Tähden etelänapa on meistä poispäin, joten siitä emme osaa sanoa mitään. Pilkkujen sijainti poikkeaa Auringosta, jonka pilkut ovat aina lähellä päiväntasaajaa, korkeintaan 35 asteen päässä siitä, sanoo tutkimuksessa mukana ollut Turun yliopiston dosentti Heidi Korhonen.

Toinen yllätys tutkijoille oli Zeta Andromedaen pinnalla olevien keskileveyspiirien pilkkujen jakauma. Auringossa pilkut jakautuvat kutakuinkin symmetrisesti eteläiselle ja pohjoiselle pallonpuoliskolle. Kuvat Zeta Andromedaesta paljastavat, että pilkkuja on pääsääntöisesti joko eteläisellä tai pohjoisella pallon puoliskolla, ei molemmilla.

– Tämä oli todellinen yllätys meille. Auringossa pilkut jakautuvat varsin tasaisesti molemmille pallonpuoliskoille. Näin ei todellakaan ole Zeta Andromedaessa, ja tämä viittaa toisenlaiseen magneettikentän luontimekanismiin, kuin mitä Auringossa on, Korhonen toteaa.

Auringon- ja tähdenpilkut syntyvät sisäisen magneettikentän vaikutuksesta. Tähdet koostuvat kuumasta plasmasta, jonka liikkeistä syntyy magneettikenttä. Magneettikentän keskittymät heikentävät kuuman materian virtaamista tähden sisäosista pinnalle, ja synnyttävät viileämmät tähdenpilkut.

Mitä nopeammin tähti pyörii, sitä paremmin se tuottaa magneettikenttää. Yleensä vanhat tähdet pyörivät hitaasti, mutta jos ne ovat osa kaksoistähtijärjestelmää, kuten Zeta Andromedae, ne saattavat pyöriä hyvinkin nopeasti. Toisaalta nuoret vastasyntyneet tähdet pyörivät nopeasti.

– Zeta Andromedae, joka on kaksoistähtijärjestelmässä oleva vanha tähti, antaa meille mielenkiintoisen tilaisuuden tutkia sitä, miltä Aurinko kenties näytti juuri synnyttyään, Korhonen sanoo.

Havainnekuva Zeta Andromedaen tähdenpilkuista.

Uudet kuvat todistavat napapilkkujen olemassaolon

Tutkijaryhmä kuvasi Zeta Andromedaen tähdenpilkut käyttäen hyväksi interferometriaa, jossa useista kaukoputkista tuleva valo yhdistetään yhdeksi tarkemmaksi kuvaksi. Näin pystytään kuvaamaan tähden pintaa, vaikka tähti itse näkyy taivaalla pienempänä kuin yksi CCD-kennon pikseli.

Viileitä tähdenpilkkuja on tutkittu jo aiemmin Auringon lisäksi myös muilla tähdillä, mutta tähän asti on käytetty epäsuoria menetelmiä, kuten Doppler-kuvantamista. Doppler-kuvantaminen perustuu siihen, että eri lämpöiset alueet tähden pinnalla aiheuttavat muutoksia tähden spektriviivojen muodossa.

– Kun spektriviivojen muotoja tutkitaan tähden pyöriessä, voidaan rakentaa kartta tähden pinnan lämpötilasta, ja näin ollen myös viileiden tähdenpilkkujen sijainnista. Tämä menetelmä vaatii kuitenkin todella hyvälaatuista dataa, ja se on erittäin herkkä erilaisille virheille, Korhonen sanoo.

Navoilla olevista tähdenpilkuista on keskusteltu kauan Doppler-kuvantamisen yhteydessä. Napojen pilkkuja on nähty Doppler-kartoissa, mutta niiden olemassaoloa on myös epäilty, koska napapilkut voivat helposti syntyä virheinä Doppler-kuvantamisessa. Niitä ei myöskään pystytä teoreettisesti täysin selittämään.

– Uudet interferometrian avulla otetut kuvat laittavat pisteen keskustelulle ja osoittavat, että napapilkkuja todellakin on olemassa, Korhonen toteaa.

Tähdenpilkkuja koskevat havainnot on tehty Kaliforniassa Mount Wilsonilla sijaitsevalla CHARA-kaukoputkiryhmällä. Kansainvälistä tutkijaryhmää johti Rachael Roettenbacher Michiganin yliopistosta ja mukana oli tutkijoita useista eri yliopistoista ja tutkimuslaitoksista USA:sta, Suomesta ja Unkarista.

>> Tutkimusartikkeli julkaistiin arvostetussa Nature-tiedejulkaisussa

JV
Kuvituskuva: WikiImages
Havainnekuva: Heidi Korhonen