Astronoomid jahivad Päikese õdesid-vendi

Päike on üks üksik täht, kuid kunagi oli see teisiti. Päike tekkis tihedas täheparves koos mitme tuhande teise tähega. Kuhu kadusid need teised heledad tähed meie öötaevast?

Paljud lähedal asuvad tähed valgustasid tollal noort Maad nii tugevalt, et sel ajal saanuks öösel vabalt raamatut lugeda. Satelliit Gaia abil hakkavad astronoomid otsima Päikese õdesid-vendi, kes on juba ammu Linnuteele laiali rännanud.

Öötaevas on tume, sest Päikesesüsteem on igast küljest ümbritsetud tühja ruumiga nagu saar keset lõputut ookeani.
Isegi lähimad tähed on valgusaastate kaugusel ja vilguvad väikeste täppidena, samas kui kaugete tähtede valgus seguneb nõrgaks kumaks. Seepärast pole imestada, et astronoomid arvasid veel mõned aastad tagasi, et Päikesesüsteem tekkis Linnutee piirkonnas, mis meenutab Sõnni ja Veomehe tähtkujus asuvat tähtedevahelist pilve, kus majesteetlikus üksinduses üksteisest kaugel moodustuvad Päikese-sarnased tähed.
Tänapäeval viitab kõik siiski sellele, et enamik tähti sünnib tihedates täheparvedes koos tuhandete naabertähtedega. Ja samamoodi oli see ka Päiksega, kui see 4,6 miljardit aastat tagasi särama hakkas. Päikesesüsteemi lapsepõlvest pärinevate meteoriitide uurimised on andnud selle kohta kõige paremaid tõendeid. Meteoriidid sisaldavad raud-60 lagunemisprodukti, mis moodustub vaid selliste suurte tähtede tuumas, mis lõpetavad oma päevad supernoovana plahvatades. Raud-60 paiskub surevast tähest välja ja laguneb nikkel-60ks pooldumisajaga 2,6 miljonit aastat. Kosmilisel ajaskaalal on see lühike silmapilk. Raud-60ne meteoriitidele jõudmiseks pidi supernoova plahvatama Päikesesüsteemi lähedal – tõenäoliselt vaid viie valgusaasta ulatuses.

Tähed on segunenud

Plahvatanud täht oli 15-25 kordse Päikese massiga hiiglane ja sedalaadi hiiglased moodustuvad alati koos vähemalt tuhande väiksema tähega. Hollandi Leideni ülikooli teadlase Simon Portegies Zwarti tehtud simulatsioonid viitavad sellele, et Päike sündis ühes täheparves koos 3500 teise tähega. Kui kujutleda, et vastsündinud Päikesesüsteemis oleks elanud inimesi, oleks öine taevas olnud hoopis teistsugune elamus kui tänapäeval. Taevavõlvi valgustasid kirkad tähed, millest mitmed särasid sama tugevalt kui täiskuu. Mõned tähed võisid paista ka päeval ja nende vaatamisest oleks silmad valutama hakanud.
Päikese ümber olnud täheparv on ammu hajunud. Nüüd on tähed segunenud paljude miljonite teiste tähtedega, mis on moodustunud mõnes teises sarnases parves. Simon Zwartsi simulatsioonid näitavad aga, kust Päikese õdesid-vendi otsida tuleks. Jaht võib alata 2013. aastal pärast seda, kui kosmosesse on saadetud Euroopa kosmoseagentuuri ESA satelliit Gaia, mille ülesandeks on kaardistada enamus Linnuteest.
Päikese õed ja vennad on tänapäeval jagunenud poolkaarele, mis järgib Päikese teekonda ümber galaktika keskme. Uurimise esimene samm on leida tähed, mille asukoht sobib sellega, et need pärinevad Päikesega samast täheparvest. Kui sobivate kandidaatide asukoht on kindlaks määratud, saab need veelgi kindlamini tuvastada nende keemilise koostise järgi, mis peaks meenutama Päikese oma.
„Võib-olla leiame üles kõik Päikese kadunud õed-vennad. Antud juhul saame nende teekonna ajaliselt välja arvutada ja saada andmeid selle kohta, kus Linnutee paigas Päikesesüsteem moodustus. Samal ajal kinnitaksid tähtede leiud teooriat, et Päikesesüsteem sündis tuhandetest tähtedest koosnenud täheparves,” ütleb Simon Zwart.

Ülitihe täheparv tüssas astronoome

Idee, et Päike sündis tihedas täheparves põrkub klassikalise teooriaga nende parvede kohta. Traditsiooniliselt on astronoomid jaganud täheparved kahte tüüpi: hajusparved ja kerasparved. Päikese puhul on aga probleemiks see, et see ei sobi kumbagi kategooriasse. 4,6 miljardi aastane iga viitab sellele, et Päike sündis kerasparves, mis on tihti mitu miljardit aastat vanad. Kuid praegune isoleeritus ja asukoht Linnuteel viitab pigem sellele, et meie täht sündis hajusparves.
Mõistatuse lahenduse esimene osa tuli aastal 1960, mil astronoomid avastasid Linnutee satelliitgalaktikast, Suurest Magalhaesi Pilvest, seletamatult suure hiigeltähe. 15 aastat hiljem tegid Saksa astronoomid aga kindlaks, et objekt R136 pole mitte täht, vaid tihe täheparv 10 000 vastsündinud tähega, mille vanus on vaid paar miljonit aastat. Sellest ajast alates on õnnestunud vaadelda mitmeid sarnaseid Linnuteel asuvaid täheparvi.
„Avastus, et tähed tekivad parvedes, mis on nii tihedad, et neid võib ekslikult pidada üheks hiigeltäheks, avas meie silmad. Selle põhjal arvame nüüd, et enamik tähti, kaasa arvatud Päike, tekkisid R136 sarnastes parvedes, kus kõik tähed sünnivad ühisest tolmu- ja gaasipilvest. Kas täheparv areneb hiljem hajuspilveks või keraspilveks, sõltub pilve massist ja galaktikas valitsevast keskkonnast,” ütleb Zwart.


Komeedid paljastavad tähtede teekonna

Tüübist hoolimata saavad astrofüüsikud välja selgitada, kui palju tähti koos Päikesega parves tekkis. Nende arvutused viitavad sellele, et supernoova plahvatas vastsündinud Päikesesüsteemist kaugusvahemikus 0,7 ja viis valgusaastat. Nii suured tähed tekivad tavaliselt koos vähemalt 1000 väiksema kaaslasega. See paneb paika parves olnud tähtede arvu alumise piiri.
Kuid Simon Zwart suudab õigele arvule veelgi lähemale jõuda. Tema arvutuste lähtepunktiks on see, et Päikesesüsteemis on jälgi sellest, et noorest Päikesest möödus 1000 astronoomilise ühiku kauguselt üks teine täht. Üks astronoomiline ühik on Päikese ja Maakera vaheline kaugus. Võõra tähe teekonna saab kindlaks määrata selle abil, et teisel pool Pluutot asuvate komeetide Päikese ümber tiirlemise trajektoor on lopergune, mille põhjuseks on selle tähe avaldatav raskusjõud. Seevastu Päikesesüsteemi planeetidel on väga korrapärased tiirlemistrajektoorid ja see näitab, et vastsündinud tähele pole ükski täht olnud lähemal kui 100 astronoomilist ühikut. Selle põhjal on Zwart ja tema meeskond välja arvutanud täheparves olnud tähtede tiheduse. Simulatsiooni kohaselt koosnes parv 3500 tähest ja selle ulatus oli kolm kuni kümme valgusaastat.
Algupärase täheparve tähed on Linnutee jõudude poolt ammu üksteisest eemale rebitud, kuid sellegipoolest järgib terve perekond trajektoore, mis meenutavad Päikese oma. Päike tiirleb ümber galaktika keskkoha kiirusega 200 kilomeetrit sekundis ja on oma tekkimise algusest teinud 27 ringi.
„Kui täheparv hajub, on tähtede parvest eemaldumise kiirus sadu kordi väiksem kui nende tiirlemise kiirus Linnutee keskme ümber. Seda võib võrrelda Tour de France’i ratturitega. Kuigi osad rebivad ette ja teised jäävad maha, eemalduvad nad peagrupist vaid veidi ja kõik sõidavad endiselt samas suunas,“ selgitab Zwart.

Üksikud õed-vennad elavad naabruses

Pärast 27 ringi Linnuteel on kosmiline tähegrupp aga välja venitatud. Kuigi kõik asetsevad veel Päikese trajektooril, on nad hajutatud nagu pärlikee, mille pikkus on kolmandik läbi galaktika tehtavast ringist. Zwarti simulatsioonid viitavad siiski sellele, et umbes 50 Päikese vendadest ja õdedest on endiselt Päikesest 300 valgusaasta ulatuses. Parim koht nende otsimiseks on see suund, kuhu liigub Päike läbi galaktika, samuti ka vastupidine suund.
Simon Zwart ja tema kolleegid on teinud esialgseid katseid leida Päikese õdesid-vendi tähekataloogist, mille koostas 1990. aastal euroopa satelliit Hipparcos, mõõtes vahemaa 120 000 lähedase täheni ning määrates kindlaks nende positsioonid ja liikumissuuna. Otsimised andsid ühe potentsiaalse kandidaadi, mille suhtes ei saa aga sugugi kindel olla. Otsustav katse tuleb siis, kui üles saadetakse suur satelliit Gaia. Gaia teeb ülima täpsusega kindlaks vahemaa Linnutee miljardi täheni ning mõõdab ära nende valgustugevuse ja värvispektri.
„Arvan üsna kindlalt, et Gaia koostatud kataloogist on reaalne võimalus leida Päikese õdesid-vendi, määrates kindlaks tähtede trajektoorid ümber Linnutee keskme,“ ütleb Rootsi astronoom Lennart Lindgren Lundi Ülikoolist. Lindgren on osalenud kõnealuse suure satelliidi disainimises ja on nõuandegrupi Gaia Science Teami liige.
„Seejärel võib suurte maapealsete teleskoopidega detailselt uurida iga üksikut kandidaati, et välja selgitada, kas nende keemiline koostis sarnaneb Päikese omaga,” jätkab ta.
Just samasugust strateegiat soovib kasutada ka Simon Zwart.
“Gaia teostatavad mõõtmised tähtede liikumisest on palju täpsemad kui varem ja uus satelliit näeb kosmoses ka palju kaugemale. Mõlemad omadused on suureks eeliseks. Mida kaugemale Päikesesüsteemist jõuda, seda vähematel tähtedel on Päikese-sarnased trajektoorid ja need ka eristuvad teistest tähtedest,” toob ta välja.
Eeliseks on ka see, et Päikesel – ja seega ka tema õdedel-vendadel – on suhteliselt palju selliseid keemilisi elemente, mis on raskemad kui vesinik ja heelium. See muudab nende äratundmise astrofüüsikutele suhteliselt lihtsaks, kui nad analüüsivad iga üksiku kandidaadi värvispektrit. Ja et tähtede tuvastamine täiesti kindlaks teha, peab nende vanus klappima Päikese omaga.
Isegi kui ühel päeval peaks õnnestuma leida Päikese kadunud õde või vend, on Simon Zwart ettevaatlik ennustamisega, mida see tähendab meie arusaamale Päikese varastest aegadest.
“Leidke mulle mõni õde või vend! Siis ma räägin,” ütleb astrofüüsik.

Allikaswww.imelineteadus.ee

Seotud

5 praktilist nippi

Liitu meie uudiskirjaga ja saa 5 praktilist nippi kuidas kiiresti enda meeleolu tõsta.