Ydin- ja astrofyysikot selvittivät: keskikokoiset tähdet räjähtävät erikoisiksi valkoisiksi kääpiöiksi
7.1.2020 11:23:31 EET | Jyväskylän yliopisto | Tutkimus
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
Miljoonarahoitus vaihdevuositutkimukseen Jane ja Aatos Erkon säätiöltä2.4.2026 09:31:43 EEST | Tiedote
Jane ja Aatos Erkon säätiö on myöntänyt 1,017 miljoonan euron rahoituksen Jyväskylän yliopiston liikuntatieteellisen tiedekunnan tutkimukselle. Apulaisprofessori Eija Laakkosen hanke tutkii vaihdevuosien keskeistä mutta vielä puutteellisesti ymmärrettyä ilmiötä: estrogeenin vähenemisen vaikutuksia naisten sydän- ja aineenvaihduntaterveyteen, hermoston ja rasvakudoksen toimintaan, kehonkoostumukseen ja elämänlaatuun.
Muuttolintujen kevät innoittaa luonnonystäviä 8.4. – mukana tapahtumassa myös Pirkka-Pekka Petelius2.4.2026 08:00:00 EEST | Tiedote
Kansalaistieteen Lähde: Muuttolintujen kevät -tapahtuma ke 8.4.2026 klo 12–19.30, Jyväskylän yliopiston päärakennus, juhlasali ja kirjasto Lähde
Jyväskylän Normaalikoulun alakoulu täyttää 160 vuotta – juhlavuosi huipentuu syksyllä31.3.2026 13:22:22 EEST | Tiedote
Suomen vanhin harjoittelukoulu, Jyväskylän normaalikoulun alakoulu, viettää tänä vuonna 160-vuotisjuhlavuottaan. Juhlavuotta vietetään pitkin vuotta oppilaiden projekteilla ja tapahtumilla, ja juhla huipentuu 3. lokakuuta Jyväskylän yliopiston päärakennuksessa ja hotelli Laajavuoressa järjestettävään pää- ja iltajuhlaan, joissa juhlistetaan samalla myös 110 vuotta täyttänyttä yläkoulua ja lukiota.
Jyväskylän yliopiston tilinpäätös ja toimintakertomus 2025: Tutkimuksessa ja koulutuksessa menestystä, korkeakoulukonsernin rakentaminen käyntiin30.3.2026 10:59:55 EEST | Tiedote
Vuosi 2025 oli tutkimuksen ja koulutuksen osalta menestyksekäs. Yliopiston julkaisujen kokonaismäärä pysyi vakiintuneella noin 3 500:n vuositasolla.
Olli Ohtonen lumiurheilun työelämäprofessoriksi vahvistamaan tieteen ja huippu-urheilun yhteistyötä30.3.2026 06:00:00 EEST | Tiedote
Olli Ohtonen aloittaa 1.4.2026 Suomen ensimmäisenä lumiurheilun työelämäprofessorina Jyväskylän yliopiston Vuokatin liikuntateknologian yksikössä. Professuuri vahvistaa tieteen ja huippu-urheilun yhteistyötä ja perustuu yhteistyöhön Suomen Olympiakomitean kanssa.
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