Tähine lõunakaar on veebruariõhtuti ilus. Heledaid tähti taevas kui palju! Põhja-lõuna suunaliselt kulgeb kaunis Linnutee, mille teist haru näeme samal kombel hilissuvel augustiõhtutel ja ka hiljem, sügisõhtutel.

Varem oli Eestile kombeks üks aastaaeg korraga, veebruar kuulus kindlalt talvekuude nimistusse, kõige kõvemad pakased just sinna mahtusidki (jaanuaris muidugi ka). Pakane nõuab üldiselt aga selget ilma ja nii ongi rahvasuus levinud mõte, et mida külmem ilm, seda heledamalt säravad taevas tähed.

Nüüd aga, juba peale 1986/1987. aasta külma talve tuli juba järgmine talv „katkine” ja nii on see üldjuhul kestnud senimaani välja. Uut tõesti külma talve polegi enam sekka juhtunud; vaid mõni üksik lihtsalt talve nime vääriv on ette tulnud: 1995/1996, siis eriti pika vahe järel (13 aastat!) suhteliselt lähestikku 2009/2010, 2010/2011 ja 2012/2013 (kuigi siingi oli asi aastavahetuse sulaga piiri peal). Nüüd ootame ja loodame jälle kannatlikult, millal kord tuleb uus. Ka tänavune, juba kümnes järjestikune talv on ammu rikkis. Talv ei ole korralik, kui sinna sisse satub jupp või mitu aega musta maad, mida põhjustab murukasvatav soojus. Seetõttu ei saa päris talveks nimetada ka külmalt alanud 2002/2003 ja mõnda teistki, mida mõni ehk mäletab suisa külmana. Vaidlemise koht on siin muidugi ka…

Sellistes tingimustes on ammu kiiresti laiali hajunud ka see varasemate aegade rahvapärimuslik mõtteke külmade ilmade ja tähtede heleduse korrektsioonist. Sest mis külm see on, kui mõne niigi harva ettetuleva pika ja selge jaanuariöö või veebruariöö koidikuks on teatud juhtudel tekkinud vaid külmakartlikke kurgitaimi kergelt kahjustav öökülmake, mida võib ette tulla isegi juunikuus, näiteks paljud kartulipealsedki külmusid ära veel 1992. aasta jaaniööl….

Kuigi, üks aspekt jääb siiski alles, sellest allpool.

Tähtede seisust

Veebruariõhtu väärib tõesti taevavaatlusi. Mida enam kuu lõpu poole, seda paremini paistab kohe pimenemise käigus kogu Taevakuusnurk. Kapella asetseb koos Veomehega kõrgel kõigi teiste kohal. Veidi allapoole ja vasakule jääb Kaksikute tähtkuju, üksteise kõrval on Kastor ja Polluks. Kastor on veidi tuhmim, see-eest aga kõrgemal.

Veomehest allapoole ja paremale paigutub Sõnn. Et Aldebaran ja Marss seal vastastikku punastavad, sellest oli juba eelnevalt juttu. Täpsema arusaamise huvides jälgige asja ise. Muuseas, „remark”: kui ilm on tõesti juhuslikult külm, on ka vaatlejal tuppa tulles nägu ehk veidi punane, kuid ega see tähenda, et ta just punastab…

Tähistaevas 2023. aasta veebruariõhtul. Ka Marss on platsis.

Nojah. Omakorda kahest eelnevast tähtkujust allpool seisab Orion. Seal on Riigel ja kuusnurga keskpaika tähistav Betelgeuse.
Orionist vasakul, Kaksikutest allpool asub Väike Peni heledast Prooküonist ja nähtavalt vähem heledast tähest Gomeisast koosneva tähepaariga. Veelgi allpool, üpris madalas, paikneb Siirius koos Suure Peniga.

Kui heledaid planeete ei paista ja ei neid ega ka Siiriust pole juhtumisi juba tükk aega silma hakanud, pakub Siirius teiste tähtedega ikka kontrasti küll: on neist märksa heledam ja tihtipeale ka vilgub teistest vägevamini. Mõnikord vilgub Siirius kohe nii kõvasti, et vahetab koguni reaalajas vaadatuna värvi ja eriti rahutu atmosfääri korral võib suisa tunduda, et Siirius vihub taevavõlvil tantsu. Teised tähed vilguvad ka, kuid Siiriuse suur heledus ja madal asend loovad hea korrektsiooni.

Tingimused sellisteks heledate tähtede tugevalt vilkuvatekss olukordadeks võivad ette tulla eriti seoses kujuteldavate äsjaalanud külmade talveilmadega. Neid ei tule jah enam tihti ette, kuid vahel harva siiski. Selle efekt võib avalduda ka tähekujutise kvaliteedis läbi teleskoobi. Nt 18. jaanuaril 2006. aastal oli ööpäeva jooksul läinud 29 kraadi külmemaks (nii et kokku sai -27 Celsiuse järgi) ja kuuldavasti olevat kujutised suures Tõravere teleskoobis nii kehvad olnud, et vähemalt tuhmimate tähtede vaatlemine olnuks liialt väikese kasuteguriga, et seda tegema hakata.
Mis oli asja põhjuseks? Eks ikka jääkristallide suhteliselt suur hulk atmosfääris.

Nii et pakase ja tähtede nähtavuse vahel võib ikkagi ka korrektsioone leida: tähed vilguvad ja on seega veidi ehk ka silmatorkavamad just äsjaalanud pakase korral. Kuid seegi ei pruugi ilmtingimata igal juhtumil nii olla.

Samas, heledate planeetide paistmise puhul, paistavad need enamasti rahuliku ja stabiilse valgusega. Tummalt, muutumatult ja ikkagi ehk… ähvardavalt… Mõnigi kord on tuntud Jupiteri ja eriti Veenuse nägemisel muret, et äkki UFOdega tulnukad on rünnakule asunud… Selles on muidugi ka Siiriust süüdistatud.

Siiski, madalas asendis vilkumas olen näinud nii Veenust, Jupiteri kui teisigi planeete. Omakorda isegi Siirius suudab mõnikord olla päris rahulik. Maa atmosfäär määrab kõik! Planeetide suurem nurkläbimõõt võtab vilkumisefekti maha, kuid päris ära elimineerida seda ei saa.

Kaks „Veenust” ühe päevaga!

Veidi võiks meenutada veel mulluse veebruari lõpus olnud huvitavat olukorda. Hommikul tõusis umbes 2 tundi enne Päikese tõusu kagutaevasse heleda tähena Veenus, mis kadus vaateväljalt alles suure valge saabudes. Õhtul, peatselt peale Päikese loojumist süttis enam-vähem täpselt sama koha peal hele täht uuesti. Esimese hooga ehk täiesti loogiline (selle koha peal see täht (Veenus) ju hommikul õhtut ootama oli jäänud), kuid kui veidi mõtlema hakata ja taeva pöörlemist arvestada, siis ei tohiks ju asi nii olla.

No ega ei olnudki asi nii, et seesama hommikune täht (Veenus) süttis õhtul uuesti. Õhtune „Veenus” oli hoopis päris-täht Siirius, mis juhuslikult sattus süttimise aegu samale kohale, kust Veenus hommikul ära kadus!

Veel veidi veebruariõhtute taevast

Orioni tähtkujust tuleb pikemalt juttu edaspidi. Orionist allpool aga paistab, et kaks omavahel veidi viltu nelinurka on kokku saanud. See on Jänese tähtkuju. Kui seal midagi märkimist väärib siis Jänese „raamistikust” lõuna pool (meil juba päris madalas), paikneb kerasparv M79. Appi tuleb muidugi võtta teleskoop. Siiski, hoolega vaadates ja kujutlusmeelt rakendades saab leida, et Jänese tähtkuju vasakpoolne nelinurk sarnaneb hämmastavalt Suure Vankri „rataste” vastastikule paigutusele, kuigi mastaap on hulga väiksem ja tähed ka tuhmimad.

Orioni lähinaabrid on Lääne pool Eriidanus, ida pool aga Ükssarvik, sellest allpool veel Ahter. Kõrgel, Kaksikute ja Vähi naabruses (vasakul üleval) asub Ilves, selle kõrvale, Veomehe „selja taha”, jääb Kaelkirjak. Kui Kaksikud ja Veomees välja arvata, siis siinkohal sobib ehk veidi moonutatud Kukerpillide laulurida: „Kuid ausaid taevatähtesid sa asjata sealt otsid!”

Krabi udu

Keskendume nüüd ühele teleskoobiobjektile Sõnni tähtkujus. Kui Marssi praegu mitte arvestada, siis Sõnni peana võib kujutleda Hüaadide täheparve ja Aldebarani selle heleda silmana. Kahe pika ida poole ulatuva sarve otstena võib käsitleda kaht tähte: Elnath (beeta Taur) ja Tianguan (tseeta Taur)

Viimatinimetatu lähedal, umbes kraad sellest kõrgemal on teleskoobis vaadeldav tuntud Messier’ kataloogi esimene liige, udune objekt M1; see on Krabi udu.

Sõnni ühe “sarve” kohal asub 1054. aasta supernoova jäänuk M1.

Supernoova 1054. aastal

Tegu on 1054. aasta 5. juulil Maa taevasse ilmunud heledast, läbi päevase taevasinagi näha olnud supernoovast järele jäänud udukoguga. Kuna suvisel ajal asub Sõnn üle horisondi just päevasel ajal, pidigi ülihele, ka Veenusest märksa (vähemalt kahe tähesuuruse jagu) heledam supernoova peaaegu terve päeva näha olema, paiknedes küll kehvavõitu koha peal, vaatesuunalt Päikesest mitte väga kaugel. Aga just öösitii pidi selle objekti vaatlemisega olema raskusi – supernoova oli enamjaolt allpool silmapiiri. Juuli algul tõuseb see piirkond alles tund – poolteist enne päikesetõusu. Kuigi supernoova oli väga hele, muutis see asjaolu tema täpse koha paikapaneku raskemaks.

Lõuna pool, väiksematel laiuskraadidel, oli asi mõneti parem, kuigi mitte eriti palju. Pole seega suurim ime, et see sündmus just Hiina kroonikates on ära kirjeldatud. Kuid ikkagi on kentsakas, et Euroopast pole selle supernoova vaatlemise kohta väga kindlaid ajalooürikuid seni leitud. See-eest on märke sündmuse jälgimisest Põhja-Ameerikas.

Siiski, juuli kuu lõpus ja edaspidi paranes supernoova vaadeldavus öisel ajal, siis kadus objekt ka päevasest taevast. Supernoova tuhmumine loomulikult üha jätkus, kuid hinnanguliselt pidi objekt öötaevas ligi aasta aega näha olema, loomulikult üha oma ilu ja sära kaotades.

Krabi udu tsentri neutrontähest pulsar ja muudki neutrontähed

Niisiis, Krabi udu, M1. Selle mitte just väga kerasümmeetrilise udu ligikaudses tsentris asub teine osa, mis sama supernoova plahvatusest üle jäi, nimelt neutrontäht.

Krabi udukogu. Keskel on peidus neutrontäht.

Neutrontähed on üpris eksootilised objektid, sest leitavad pole nad ka silmaga läbi teleskoobi vaadates. Neutrontähed on küll kuumemad kõigist teistest tähtedest, mida võiks ette kujutada, nende pinnatemperatuur on miljoni kraadi kandis, äsjatekkinud on veelgi kuumemad. Vanad neutrontähed on kuskil 700 – 800 tuhandese pinnatemperatuuriga. Eks needki jahtu tasapisi edasi, kuid juba päris aeglase tempoga.

Neutrontähtede eriline väiksus, suurusjärgus paarkümmend kilomeetrit (mitte eriti suurte asteroidide läbimõõt) ei võimalda neid ikkagi kaugelt vaadelda, olgu nad pealegi tohutult kuumad.

Neutrontähel aga üllatusi jagub. Väikestele mõõtmetele vastukaaluks on need aga ülimalt massiivsed, üldiselt poolteist kuni kaks Päikese massi! Puudub igasugune maapealne võrdlusmoment niisuguste suurte masside üliväikesesse ruumalasse sattumise kohta! Maapealsetes füüsikatundides kiusatakse õpilasi muuhulgas ühe teatud konstandiga, vabalangemiskiirendusega Maa pinna lähistel. Arvuliselt on see 9.8 m/s2, tähis on g, see on teisisõnu Maa gravitatsioonivälja tugevus maapinnal ja selle lähistel.

Kuid neutrontähe juures on kohalik „g” võrdne 300 000 kordse maapealse „g”-ga! Nii et kukkuda seal ei tasu, ka mitte vägagi madalalt. Isegi püstiseis on ülimalt ohtlik: vägevad loodejõud tirivad kogu keha, eriti aga jalad, väga peenikesteks ja pikkadeks niitideks; üleüldse hävitaks neutrontäht oma pinnale ja selle ligidussegi sattunud inimese väga kiiresti. Lisaks eksisteerib sealkandis ju ka miljoniline “põrgukuumus”!

Ülimalt väikestesse mastaapidesse kokku sattunud on ka neutrontähe eellase, ehk algse tähe, impulsimoment. See põhjustab nüüd neutrontähe väga kiire pöörlemise ning samuti saab väikesesse ruumalasse kokku väga-väga tugev magnetväli, mis ei kannata võrdlust mitte mingi maapealsetes mastaapides ette tulla võiva magnetväljaga. Need asjaolud kokku võimaldavad aga tekkida olukorral, kus magnetpooluste sihis kiirgab neutrontäht eriti suuri kiirguse koguseid. Kui neutrontähe pöörlemistelg ja magnettelg kokku ei lange (enamasti just nii juhtub), hakkavad neutrontähed just neis kahes vastupidises suunas ka üsnagi kaugele näha olema. Pöörlemise tõttu aga pole kiiratav energiavoog pidev, vaid jätab pulseeruva mulje. Mõnedel juhtudel satub pöörleva kimbu kiirgus ka Maa suunas liikuma. Sellised neutrontähed ongi tuntud pulsaritena. Täpsemalt rohkem detailidesse laskumata on pulsarid üldiselt dedekteeritavad raadiokiirguses, kaksiktähe juhul on neutrontäht nähtav peamiselt röntgenpulsarina millalgi hiljem, siis, kui ta on oma naabrilt parajasti materjali juurde kogumas (akreteerimas).

Neutrontäht ja selle lähiümbrus. Pöörlemistelg ja magnetiline telg ei asu ühes sihis. Kitsastest punastena märgitud koonustest väljuvad tugevad kiirgusjoad. Neutrontähe kiire pöörlemise tõttu tundub kaugelt eemalt kiirgus majakana vilkuvat. Sinised kõverad kujutavad magnetvälja jõujooni.

Noore üksikpulsari puhul on pulseerimine näha ka raadiolainetest lühemalainelistes elektromagnetkiirguse skaalades, sealhulgas optilises kiirguses. Just Krabi pulsar aga ongi väga noor, pööreldes väga kiiresti ja vilkudes ka optilises lainealas, ultravioletis ja ka röntgenikiirguses. Krabi pulsari suunalt on registreeritud koguni võimsaid gammakiirguse vilkuvaid purskeid.

Mõnedel avastatud küllaltki noortel neutrontähtedel, nn magnetaridel, on toimimas isegi „keskmisest neutrontähest” sadakond korda tugevamad magnetväljad. Need objektid esinevad
gammakiirguse ajutiste pulseerijatena, kusjuures mõned pulsid võivad olla väga võimsad.

Krabi pulsaril suisa magnetari aukraadi küll pole, kuid palju puudu ka ei jää. Registreeritud on ka väga kõrge energiaga gammakiirgust.

Krabi süda – optiliselt vilkuv pulsar. Vilkumise tempot on aeglustaud silmale sobivaks kiiruseks. Alampulss poole perioodi peal viitab neutrontähe vastaspoolse magnettelje poolt lähtuvale kiirgusele, mida osalt varjutab ära neutrontäht ise. Kliki joonisele ja vilkumine algab!
Teised kaks tähte on rahulikud taustatähed.

Nagu juba kirja sai, on Karbiudu neutrontähest kese vaadeldav ka optiliselt. Tõsi küll, vaatlusaparatuur peab olema eriline, lisaks küllalt suurele teleskoobile peab leiduma ka väga suure ajalise lahutusega vastuvõtja. Krabiudus pesitseva neutrontähe pulsside maksimumheledus on 16.6 tähesuurust, tähe pöörlemisperiood on 0.033 sekundit. Seega 1 sekundiga saame 30,3 välgatust Sellise ajalise vahemaaga korduvad seega ka pulsid. Pulsatsooni perioodi sisse mahub tegelikult teinegi, pool perioodi hilisem, põhipulsist nõrgem alampulss, mis kiirgub seoses neutrontähe teisest magnepoolusest lähtuva valguse osalise sattumise Maa vaatleja suunas. See viitab sellele, et Krabi pulsari juhul on pöörlemistelg ja magnettelg teineteisega ligikaudu risti.

Peasähvatuse poolmaksimumi ajaline laius kestab umbes 10 % perioodist olles seega välkumise perioodist 10 korda lühem, umbes 0,003s.

Juuresoleval lingil saab vaadata tugevalt aeglustatud ja võimendatud neutrontähe pulsse, kusjuures perioodi sisse, pool perioodi hiljem, mahub ka nõrgem alampulss. Viimane on seotud neutrontähe vastassuunalise magnetpoolusega, kust väljuvat kiirgust osalt ka meie suunas satub.

Hinnanguliselt aga koguni 99 % neutrontähtedest pulsaritena ei paista. Neutrontähe magnetline telg ei pruugi ju olla Maa suunas orienteeritud ning vanemad neutrontähed, mis moodustavad neutrontähtede rõhuva enamuse, on pööremise aeglustumise ja magnetvälja nõrgenemise tõttu „oma majakatule välja lülitanud”.

Kas neutrontäht võib külla tulla?

Igal juhul ei tasuks aga ühelgi neutrontähel toimuvat lähedalt vaatama minna! Ega tehnika seda praegu ei võimaldagi.
Kas aga mõni neist võib hoopis ise kohale tulla? Kuna teisedki tähed Galaktikas teostavad omaliikumisi (isegi üksikuna ringihulkuvaid planeete on olemas!), ei saa põhimõtteliselt välistada ka mõne, oma väikeste mõõtmete tõttu vähekiirguva ja seetõttu raskesti avastatava neutrontähe Päikesele ja Maale ligihiilimist. Kui arvestada neutrontähe tiheduse hinnangul sellist võrdlust, et kogu inimkond oleks justkui ühte kuupsentimeetrisse kokku topitud, siis see lähikohtumine meile tore olla ei saaks. Lootkem seega, et jätkub praegune seis, kus ühegi neutrontähe ligiolekust märke ei ole, ka mitte gravitatsioonilisi.

Päikesest vähemalt viis korda massiivsemad tähed ei muutu oma eluea lõpus aeglaselt kahvatuks valgeks kääbuseks, vaid võivad plahvatavad suurejoonelise supernoovana. Tähest järelejäänud aine kukub gravitatsiooni tõttu kokku ning sellest moodustub must auk, kui laenguta tuumaosakesed – neutronid – ei suuda gravitatsioonile vastu seista. Vastasel juhul, kui kokkukukkuva aine mass ületab 1.4 Päikese massi, tekib neutrontäht, tihedaim ainevorm, mis ilma mustaks auguks muutumata eksisteerida saab.

Valge kääbus aeglustab pulsari kiirgusvooge. Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF.

„Tegelikult võiks neutrontähte väga vabalt võrrelda aatomiga, ühe aatomiga, mille läbimõõt umbes 10 kilomeetrit,“ naeris uurimuse kaasautor Scott Ransom intervjuu ajal. Neutrontäht peaks koosnema peaaegu eranditult neutronitest. Siiski väidavad mõned teooriad, et neutronid saavad veel tihedamateks eksootilisteks aineosakesteks muutuda nagu hüperonideks, kaooniteks või isegi vabadeks kvarkideks.

„Meie mõõdetud massi kohaselt ei saa need seal kohe mitte kuidagi olla,“ ütles Ransom. Tema töörühm kasutas selle tõestamiseks Einsteini üldrelatiivsusteooria alusel Irwin Shapiro avastatud ‘Shapiro hilinemiseks’ kutsutavat efekti. Oli vaid õnnelik juhus, et meetodit kasutada sai, kuna selle rakendamiseks peab neutrontähe erivormil, pulsaril, olema paariline, mille ümber tiirelda. Samuti peab binaarsüsteem asetsema Maa suhtes täpselt õigel tasandil.

Pulsar käitub ülitäpse kosmilise majakana kiirates regulaarselt kosmosesse röntgen- või gammakiiri. Kui kiirgusvoog satub pulsari paaristähe, antud juhul valge kääbuse lähedusse, muudab see kiirgusvoo Maale saabumise vahelised intervallid ebaregulaarseks. „Kääbuse mass muudab venitab aegruumi välja ja kiirgus peab pikema tee läbima,“ selgitas Paul Demores, uurimuse peaautor: „see on kõige puhtamal kujul üldrelatiivsus.“ Hilinemise abil on võimalik kindlaks teha mõlema tähe massid.

Eelnevalt on arvatud, et neutrontähede mass ei saa olla suurem kui 1.4-3 Päikese massi. Töörühma tulemuste kohaselt on PSR J1614-2230 mass 1.97 Päikese massi, mis on eelnevalt raskeima neutrontähe tiitlit kandnust 20% võrra raskem. „See ei pruugi tunduda just väga palju, aga kui sa hakkad mõtlema, kui palju Päike ise kaalub, siis ei tundugi see väga väike erinevus,“ mõtiskles Ransom. Lisaks pulsarite maksimaalse massilae tõstmisele pakub avastatu astronoomidele veelgi pinget.

Seni ei ole veel pulsariteadlased täieliku konsensuseni jõudnud, mis põhjustab teatud tüüpi ülienergeetilisi ning samas lühikesi gammakiirte purskeid. Valdava teooria kohaselt tekitavad nähtuse omavahel kokku põrkavad neutrontähed ning avastus tundub seda veelgi kinnitavat. „Kui sa põrgatad omavahel kahte tunduvalt suurema massiga neutrontähte, siis on sul tunduvalt suurem parameetriline ruum põrkamisjärgse massi saamiseks,“ demonstreeris Demores piltlikult.

Veelgi enam, arvatakse, et sellised neutrontähtede omavahelised põrked põhjustavad moodsa astronoomia Püha Graali – gravitatsioonilainete – teket. Nimetatud lained kannavad väärtusliku lisainformatsiooni neutrontähtede koostise kohta. „See süsteem ning pulsarid üldse on fantastilised kosmilised laboratooriumid, mille kõiki rakendusi on äärmiselt raske üles lugeda,“ naeratas Ransom.

Töörühma uurimus ilmub 28. oktoobril ajakirjas Nature.
Avastuse võimalikele mõjudele astrofüüsikas pühendatud artikkel ilmub ajakirjas Astrophysical Journal.