Lisätietoa Epsilon Aurigae -tähdestä

< Epsilon Aurigae

Epsilon (ε) Aurigae on magnitudin 3,0 tähti Ajomiehen tähdistössä. Se sijaitsee lähellä kirkasta Capella-tähteä. Epsilon on kolmionmuotoisen Karitsoiksi (The Kids) kutsutun asterismin ylin tähti.

Epsilon Aurigae kuuluu eittämättä muuttuvien tähtien tutkimuksen suuriin arvoituksiin. Tähden tarkka tutkiminen on ollut hankalaa harvoin tapahtuvien pimennysten vuoksi. Vuosisadan aikana Epsilon Aurigae käy minimissään vain 3–4 kertaa.

Historiaa

Johann Fritsch pani vuonna 1821 ensimmäisenä merkille tähden muuttujaluonteen, kun kohde oli syvimmillään minimissä. Vakavampi tutkimus alkoi vasta parikymmentä vuotta myöhemmin, kun saksalaiset tähtitieteilijät Argelander ja Heis aloittivat tähden säännöllisemmän tarkkailun vuosien 1842–1843 tienoilla. Heidän merkinnöistään selviää, että Epsilon Aurigae himmeni havaittavasti vuonna 1847. Kaksikko aloitti tällöin vakavamman havainnoinnin ja työn tuloksena kertyi kymmeniä magnitudiarvioita tähdestä.

Argelanderin ja Heisin havainnot osoittivat, että Epsilonilla oli myös lyhyemmän aikaskaalan muutoksia. Tähden pitkäjaksoinen pimennysluonne ei kuitenkaan vielä tuolloin selvinnyt.

Epsilon Aurigaen havaittiin himmenneen myös vuosina 1874–1875 ja 1901–1902. Kaikkien siihen mennessä tehtyjen havaintojen perusteella saksalainen tutkija Hans Ludendorff esitti julkaisussaan vuonna 1904, että kyse oli Algol-tyyppisestä, joskin hyvin pitkäjaksoisesta pimennysmuuttujasta. Ludendorff arvioi tähden jaksoksi 54 vuotta, joka oli kolmen minimin välinen aika. Hän arveli keskimmäisen himmenemisen Algol-tähdissä havaittavaksi väliminimiksi.

Varsinaisen minimin Ludendorff tulkitsi syntyvän toisen tähden peittäessä kaksoistähtiparin pääkomponentin. Lyhyemmät vaihtelut olivat seurausta Algol-tähdille tyypillisestä ainevirtauksesta komponentista toiseen.

Uusia malleja esitettiin 1900-luvulla useita. Algol-mallissa oli nimittäin monia ongelmia. Suurin näistä oli se, että pimennyksen tasaisessa maksimivaiheessa pääkomponentin F-spektriluokan piirteet eivät täysin kadonneet näkyvistä. Valokäyrän muodon perusteella kuitenkin voisi päätellä, että koko tähti peittyi näkyvistä.

Vuoden 1937 artikkelissaan Gerard Kuiper, Otto Struve ja Bengt Strömgren Yerkesin observatoriosta ehdottivat, että peittävä F2-luokan tähti oli hyvin kylmä ja ohut, niin että se olisi puoliksi läpinäkyvä. Pääkomponentti peittyisi kyllä kokonaan, mutta sen valoa sirottuisi peittävän tähden ohuesta kaasukehästä.

Su-Shu Huang osoitti vuonna 1965, että edellä mainitussa mallissa oli hiekkouksia. Hän nosti esiin mallin paksusta sivulta päin näkyvästä ainekiekosta peittävänä komponenttina. Robert Wilson korvasi vuonna 1971 Huangin paksun kiekon ohuella kallistuneella kiekolla, jossa olisi aukko keskellä. Tämä selittäisi paremmin valokäyrän yksityiskohtia, kuten pimennyksen keskivaiheen kirkastumisen.

Nykytietämys

Uudet havaintomenetelmät ovat lisänneet tietämystämme Epsilon Aurigaesta. Tähteä on voitu havaita useilla eri aallonpituuksilla, niin fotometrisesti kuin spektroskooppisesti. Pääkomponenttia on voitu jopa tutkia interferometrillä ja sille on saatu jonkunlainen arvio sen läpimitasta.

Tähden jakso on 27,1 vuotta ja pimennys kestää 714 päivää. Tähti pimenee alle puolessa vuodessa noin 0,8 magnitudia. Tämän jälkeen pimennyksen minimi on tasainen ja kestää noin vuoden. Pimennyksen keskivaiheilla nähdään valonvoimakkuudessa kirkastumista. Minimin jälkeen nousu normaaliin tapahtuu jälleen alle puolessa vuodessa. Valonvaihtelussa havaitaan myös pienempiä lyhytaikaisempia vaihteluita.

Epsilon Aurigaen pimennys vuosina 1982–84. Kuva:AAVSO.

Vuonna 1991 Sean Carroll tutkimusryhmineen summasi tämänhetkisen tietämyksemme kaksoistähdestä:

  • Pääkomponentti on F0I-spetriluokan ylijättiläinen, jolla on yli 10 Auringon massa. Tähti myös sykkii.
  • Peittävä komponentti on viileä ohut kertymäkiekko, jonka läpinäkyvyys (opasiteetti) vaihtelee. Kiekossa on mahdollisesti aukko keskellä, ja kiekko on kallistunut tai vääntynyt F-tähden vaikutuksesta.
  • Kiekon keskellä on kuuma massiivinen kohde, todennäköisemmin lähekkäinen kaksoistähti kuin musta aukko.
  • Kiekon ja sen keskuskohteen yhteenlaskettu massa on lähes sama kuin pääkomponentilla.

Bennetin ja tutkimusryhmän havainnot FUSE-tekokuulla vahvistavat edellä kuvattua mallia. Kiekon keskuskohde on B5- ja varhaisemman spektriluokan kaksoistähti. Systeemistä ei näytä tulevan merkittävästi suurenergistä säteilyä, mikä viittaa tähtikohteeseen mustan aukon sijasta. Tämä johtaa myös arvioon, että pääkomponentti on pääsarjan jättänyt F-spektriluokan ylijättiläinen.

Jeff Hopkinsin havainnot ovat osoittaneet, että pääkomponentti sykkii puolisäännöllisesti noin 66 päivän jaksossa.

Mahdollinen pimennysmalli selittää, että laaja läpinäkymätön kiekko peittää pääkomponentin. Kiekko näkyy kuitenkin niin sivulta, että se peittää F-jättiläistähden vain osittain. Kiekon keskiosa on läpinäkyvämpi ja pimennyksen keskivaiheessa Epsilon Aurigae hiukan kirkastuu.

Eräs malli ε Aurigae -tähdelle ja sen pimennykselle. Läpinäkymätön sivultapäin näkyvä kiekko peittää osittain F-spektrinluokan jätilläistähden. Kiekon keskusosassa on läpinäkyvämpi aukko ja kompakti kaksoistähti. Kuva: Veikko Mäkelä/Ursa.

Odotuksia vuosille 2009–2011

Tähtitieteen havaintomenetelmät ovat edistyneet huimasti sitten edellisen pimennyksen vuosina 1982–1984. Niinpä suuria odotuksia kohdistuu tulevaan pimennyksen. Paitsi, että tapahtuma on kiinnostava havaintoprojekti harrastajille, myös ammattilaisten mielenkiinto kohdistuu tähän kiehtovaa kohteeseen. Heillä on käytettävissään laaja havaintovälinearsenaali kohteen seuraamiseksi.

Tämänkertaisen pimennyksen arvellaan tuovan vastauksia mm. seuraaviin kysymyksiin:

  • Mikä on kaksoistähtijärjestelmän massa ja kehitysvaihe?
  • Mitä on kiekon keskiosassa: yksi vai useampia tähtiä, vai ihan jotain muuta?
  • Mikä on systeemin geometria ja erityisesti, onko kiekon keskus tyhjä vai ei?
  • Merkitsevätkö eri aallonpituuksien valokäyrien muodon mahdolliset erot verrattuna vuoteen 1982–1984 parantunutta tarkkuutta vai fysikaalisia muutoksia kiekon sisäosissa?

Tähdessä on paljon tutkimista, eivätkä havainnot rajoitu pelkästään pimennykseen. Myös tutkimukset ennen ja jälkeen tapahtuman ovat tärkeitä kohteen luonteen ymmärtämiselle.

Lisätietoja