Muutlikud tähed Andromeeda galaktikas

Autor: Üllar Kivila

103 aastat tagasi säritas ameerika astronoom Edwin Hubble Mount Wilsoni observatooriumi 100-tollise (2,5 m) läbimõõduga teleskoobiga ühe astronoomia ajaloo kuulsaima fotoplaadi. Hubble kasutas tolleaegset maailma suurimat teleskoopi Andromeeda udu uurimiseks – tollal ei olnud veel kindlalt teada, kas tegemist on Linnutee galaktikasse kuuluva udukoguga või hoopis palju kaugemal asuva eraldiseisva galaktikaga.

Hubble'i koostatud pikemaajaliste vaatluste tulemus Andromeeda udukogu muutlikust tähest nr 1 (M31-V1). Alloleva kirjutise lõpus avaldab ta kauguseks 330 000 parseki, ehk umbes 1 miljon valgusaastat. Tänapäeval teame, et tegelik kaugus on umbes kaks ja pool korda enam, selle erinevuse põhjuseks oli tollal veel ebatäpselt teada olev seos tsefeiidide heleduste ja perioodide vahel.

Graafik on pärit Hubble'i kirjast Harlow Shapleyle (Suures Väitluses udukogude Linnutee sees asumise poolt väitleja) 1924. aasta veebruaris. Shapley olevat selle peale kommenteerinud, et Hubble "lõhkus tema universumi" ning võttis uue vaate galaktikatele omaks.

Teise huvitava kõrvalmärkusena tasub võrrelda, et Ernst Öpiku Tartu Tähetornis kaks aastat varem erineva meetodiga arvutatud Andromeeda kaugus (1,5 mln valgusaastat) osutus takkajärgi täpsemaks kui Hubble'i esialgne hinnang.

Hubble'i kuulus fotoplaat 5.-6. oktoobri ööst 1923 mahatõmmatud N-tähega (noova) ning lisatud tähisega VAR! (variable - muutlik). Vasakul originaalis negatiivina, paremal positiiviks töödelduna, kus galaktika ja tähed paistavad silmale loomulikumad. Kõrvalmärkusena - kuigi otse teaduslikult väärtuslikke andmeid kandva fotoplaadi peale märkuste kirjutamine võib tunduda veidi barbaarsena, siis need kirjutised on tehtud läbipaistva klaasplaadi tagaküljele, mitte fotoemulsiooni kandvale esiküljele.

45-minutilise säriga fotoplaadile on N-tähega märgitud noovad, ehk „uued“ tähed, mida varasematel plaatidel ei olnud või olid palju väiksema heledusega. Meile teadaolevat Universumit muutnud avastus on plaadi ülemises servas. Hubble avastas, et üks esialgu tuvastatud „noovadest“ on hoopis muutliku heledusega täht – tsefeiid. Seda tüüpi muutlikud tähed olid juba varasemalt Linnutee tähtede seas tuntud ning neil on üks äärmiselt kasulik omadus: nende heleduse muutumise periood on otseses sõltuvuses tähe absoluutsest heledusest. Tähe absoluutse heleduse teadmine võimaldab aga kergesti leida kauguse, sest saame mõõta selle näivat heledust ning heleduse vähenemine vastavalt valgusallika kaugusele on meile hästi teada.

Hubble’i avastatud tsefeiidi periood on umbes-täpselt üks kuu ning see tähendab, et tegemist on Päikesest umbes 10 000 korda heledama tähega. Et meile paistab see üpris nõrga, 19. tähesuuruse tähena, tähendab seda, et see asub meist väga kaugel – umbes 2,5 miljoni valgusaasta kaugusel, ehk kaugel väljaspool Linnuteed. Seega omistati Andromeeda udukogule tänaseks rohkem tuntud nimetus – Andromeeda galaktika – ning meile teadaolev Universum muutus suurusjärkude võrra suuremaks. Hubble jätkas oma vaatlusi ning mõõtis omal käel veel 24 „udukogu“ kaugused, ülendades need samamoodi Linnuteest eraldiseisvateks galaktikateks. Tänaseks teame, et see oli vaid pehmelt öeldes jäämäe tipp – vaadeldavas universumis on galaktikaid praktiliselt loendamatu arv, suurusjärgulised hinnangud on vahemikus sadadest miljarditest kuni mitme triljonini.

Edwin Hubble'i järgi nimetatud Hubble'i kosmoseteleskoobi vaade Andromeeda kuulsale tsefeiidile 2010. aastal. See 19. tähesuurusega täht on tänapäeval ka võimekama tehnikaga amatöörastronoomidele vaadeldav, kuigi kuulub pigem tehniliselt keerulisemate vaatluste kilda.

2010. aastal vaadeldi M31-V1 Hubble'i teleskoobi ja AAVSO (Ameerika Muutlike Tähtede Vaatlejate Ühingu) vabatahtlike koostöös. Hubble'i vaatlused on tähistatud kollaste tähtedega, vabatahtlike omad punaste täppidega.

Teema täielikuma käsitluse huvides tasub mainida, et Hubble ei olnud sugugi esimene, kes osade taevas nähtavate udukogude olemusena kaugeid galaktikaid kahtlustas. Esimesi selleteemalisi oletusi avaldas juba 1755. aastal saksa filosoof Immanuel Kant, tuginedes prantsuse teadusfilosoofi Pierre Louis Maupertuis’ seisukohtadele. 1917. aastal võrdles Heber Curtis Andromeeda udukogus nähtud noovade heledusi ülejäänud taevas nähtutega ning märkas, et need on keskmiselt umbes 10 tähesuurust nõrgemad. 1920. aastal toimus Curtise ja Harlow Shapley vahel nn Suur Väitlus spiraaludude olemusest ja Universumi mõõtmetest. 1922. aastal avaldas Tartu Tähetornis töötanud Ernst Öpik Andromeeda udus vaadeldud tähtede liikumiskiiruste põhjal selle kauguse hinnanguks 1,5 miljonit valgusaastat. Hubble’i 1923. aasta avastus ei olnud juhuslik, vaid sihipärase töö tulemus, millega ta otsis teadlikult viise Andromeeda kauguse mõõtmiseks. Oma avastuse avaldas ta 1924. aastal populaarteadusliku artiklina The New York Timesis ning alles 1929. aastal eelretsenseeritud teadusartiklina, lõpetades seega üsna veenvalt Andromeeda udu ja teiste sarnaste objektide olemuse teemalised arutelud ning kinnistades teadmise Linnuteest ühena paljudest galaktikatest Universumis.