Ydin- ja astrofyysikot selvittivät: keskikokoiset tähdet räjähtävät erikoisiksi valkoisiksi kääpiöiksi
Keskikokoisten, aurinkoa 7-11 kertaa painavampien, tähtien kohtalo on ollut pitkään avoin. Tämä on yllättävää, sillä keskikokoiset tähdet ovat hyvin yleisiä. Niiden kohtalolla on myös merkitystä tuotettujen alkuaineiden määriin ja niiden kehittymiseen maailmankaikkeudessa.
Viime vuosina on esitetty, että keskikokoisten tähtien kohtalo riippuu hyvin pienestä yksityiskohdasta: siitä, kuinka nopeasti neon-20 isotoopin ydin voi siepata elektroneja tähden sisuksessa.
Tuore tutkimus kohdistui elektronisieppausten nopeuden määrittämiseen ja kuinka se vaikuttaa tähden kohtaloon: räjähtääkö tähti jättäen jälkeensä valkoisen kääpiön vai luhistuuko se gravitaation vaikutuksesta neutronitähdeksi.
”Tutkimuksessa havaittiin, että elektronisieppaukset ovat paljon nopeampia kuin osattiin odottaa. Tästä johtuen on paljon todennäköisempää, että tähti räjähtää lämpöydinreaktioiden kautta kuin että se luhistuisi neutronitähdeksi”, sanoo apulaisprofessori Anu Kankainen, joka vetää Suomen ainoaa ydinastrofysiikan tutkimusryhmää Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksella
Elektronisieppausten nopeus määritettiin tutkimuksessa ensimmäistä kertaa mittaamalla fluori-20 isotoopin beetahajoaminen Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratoriossa sekä käyttämällä teoreettisia ydinmallin mukaisia laskuja.
Keskikokoisten tähtien räjähdyksistä ehkä rautaa myös merien pohjasedimentteihin
Koska räjähdykset syöksevät ympäristöönsä paljon enemmän ainetta kuin luhistuminen neutronitähdeksi, tuloksella voi olla merkitystä myös alkuaineiden määrien kehittymiselle maailmankaikkeudessa. Räjähdyksessä ympäristöön levinnyt materiaali sisältää paljon muun muassa titaani-50, kromi-54 ja rauta-60 isotooppeja.
Lähellä tapahtunut keskikokoisen tähden räjähdys voisi siten selittää esimerkiksi havaitut poikkeavat titaani- ja kromi-isotooppien suhteet joissain meteoriiteissa, tai rauta-60 isotoopin alkuperän syvien merien pohjasedimenteissä.
”Keskikokoisten tähtien kohtalo näyttää siis olevan lämpöydinreaktioiden aiheuttama räjähdys, joka tuottaa tavallisesta poikkeavan himmeämmän supernovan, ja jättää jälkeensä erikoisen happi-neon-rauta-tyyppisen valkoisen kääpiötähden. Tällaisten tapahtumien havaitseminen tai havaitsematta jääminen toisi lisävaloa räjähdysmekanismin ymmärtämiseksi tulevaisuudessa”, sanoo Anu Kankainen.
Räjähdysmekanismin ymmärtäminen vaatii Kankaisen mukaan jatkossa vielä tarkempia mallinnuksia tähden sisuksissa tapahtuvan materiaalin liikkumisesta eli konvektiosta.
Linkki artikkeliin Physical Review Letters -julkaisuun:
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.262701
Linkki aiempaan tutkimusartikkeliin Physical Review C –julkaisussa:
https://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.100.065805
Linkki tulosten merkitystä taustoittavaan Viewpoint-artikkeliin Physics-verkkojulkaisuun:
https://physics.aps.org/articles/v12/151
Linkki alkuaineiden alkuperästä ja Kankaisen ryhmän työstä kertovaan artikkeliin JYUnity-verkkojulkaisuun:
https://jyunity.fi/tieteessa/tahdista-sataa-yha-arvokkaita-alkuaineita-avaruuteen/
Lisätietoja:
Apulaisprofessori Anu Kankainen, anu.kankainen@jyu.fi, puh. +358 40 805 4880 (Twitter: @anu_kankainen
Tiedottaja Tanja Heikkinen, tanja.s.heikkinen@jyu.fi, puh. + 358 50 581 8351
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
https://www.jyu.fi/science/fi
Facebook: jyuscience Twitter: jyscience Instagram: jyscience
Avainsanat
Kuvat
Tietoja julkaisijasta
Jyväskylän keskustassa sijaitsevan yliopiston kauniilla puistokampuksella sykkii monitieteinen ja moderni tiedeyliopisto – ihmisläheinen ja dynaaminen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomisen kysymyksiin. Jyväskylän yliopisto on ollut tulevaisuuden palveluksessa jo vuodesta 1863, jolloin suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa täältä. Voimanlähteenämme on moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi. www.jyu.fi
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Jyväskylän yliopisto
Väitös: Kielitaidon testaamisen tulisi mitata ymmärrettävyyttä, ei äidinkielisyyttä2.5.2025 12:55:04 EEST | Tiedote
MA Sheryl Cooke tutki väitöstutkimuksessaan, miten englannin kielen maailmanlaajuinen käyttö lingua francana haastaa perinteiset tavat testata kielitaitoa. Hänen mukaansa kielitaidon arvioinnissa tulisi painottaa vähemmän äidinkielenään puhuvien normien mukaista ilmaisua ja enemmän viestinnän toimivuutta kansainvälisissä, todellisissa vuorovaikutustilanteissa.
Mikä tekee kodista kodin? Tuore filosofian väitöskirja tutkii kodin merkityksellisyyttä kokemuksena29.4.2025 13:43:17 EEST | Tiedote
Mikä saa kodin tuntumaan kodilta? Miksi taas kaikki asuinpaikat eivät tunnu kodilta? YTM Olli-Pekka Paanasen väitöstutkimus tarkastelee, miten kokemus kodista rakentuu, millainen on kodin ja asumisen välinen suhde ja miten tunnesiteet kotia kohtaan rakentuvat.
Perinnöllinen lihasvoima pienentää riskiä kuolla sydän- ja verisuonitauteihin29.4.2025 10:26:45 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston liikuntatieteellisessä tiedekunnassa toteutetussa tutkimuksessa havaittiin, että miehillä, joilla oli parempaa lihasvoimaa tukeva geeniperimä, oli matalampi riski kuolla sydän- ja verisuonitauteihin. Tämä yhteys oli riippumaton aikuisiän vapaa-ajan fyysisen aktiivisuuden määrästä ja muista elämäntapoihin liittyvistä tekijöistä.
Väitöstutkimus paljastaa Raamatun kymmenen käskyn roolin yhteiskunnan muodostumisessa klassikkoteoksen valossa25.4.2025 10:39:50 EEST | Tiedote
Mikä tekee yhteiskunnastamme mahdollisen? YTM Jukka Ruokanen selvitti väitöskirjassaan, millaiset tekijät tukevat sosiaalisuuden, yhteisöjen ja yhteiskunnan olemassaoloa saksalaisen politiisen filosofin ja oikeusoppineen Johannes Althusiuksen teoksessa Politica Methodice Digesta. Althusiuksen mukaan yhteiskunta ei synny vain ihmisten toiminnan tai luonnollisten syiden seurauksena – myös Jumalan toimet, kuten kymmenen käskyä, ovat olennaisia yhteiselomme aikaansaamiseksi.
Kansainvälinen konferenssi rakentaa tulevaisuudenuskoa ja selviytymiskykyä23.4.2025 11:00:47 EEST | Tiedote
Ympäristökysymysten lisäksi aikamme yhteiskunnat kamppailevat monimutkaisten sosiaalisten haasteiden kanssa. Lapset, nuoret ja heidän perheensä ovat usein ensimmäisiä, joita tämän hetken yhteiskunnalliset haasteet koettelevat.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme