Suomalaisryhmä: lisää näyttöä neutronitähtien kvarkkiaineytimistä
Raskaiden vanhojen tähtien räjähdyksissä syntyvät äärimmäisen kompaktit neutronitähdet sisältävät tiheintä ainetta koko maailmankaikkeudessamme. Niiden ytimissä aineen tiheys nousee moninkertaiseksi atomiytimien tiheyteen verrattuna, mikä saattaa riittää kokonaan uuden aineen olomuodon muodostamiseen. Tässä ns. kvarkkiaineessa edes neutroneja ja protoneja ei olisi enää olemassa, vaan se muodostuisi värivankeudestaan vapautuneista alkeishiukkasista, kvarkeista ja gluoneista.
Vajaat kaksi vuotta sitten ilmestyneessä Nature Physics -julkaisussaan lähes kokonaan suomalainen tutkijaryhmä – Eemeli Annala ja Aleksi Vuorinen Helsingin yliopistosta, Tyler Gorda Darmstadtin teknillisestä korkeakoulusta, Aleksi Kurkela Stavangerin yliopistosta ja Joonas Nättilä Columbian yliopistosta – esitti ensimmäistä kertaa todistusaineistoa sen puolesta, että kaikkein massiivisimpien neutronitähtien ytimet todella koostuvat kvarkkiaineesta. Tulos perustui neutronitähtiaineen tilanyhtälön, eli paineen ja energiatiheyden välisen relaation, mallinnukseen, jossa apuna käytettiin neutronitähtimittauksia.
Nyt sama ryhmä on löytänyt hypoteesille lisävahvistusta: kun aiempaan analyysiin lisättiin uusin neutronitähtiin liittyvä havaintodata, nähtiin, kuinka suuri osa niistä aiemmin vielä mahdollisista tilanyhtälöistä, jotka ennustavat kaikkien neutronitähtien koostuvan ydinaineesta, rajautuivat pois. Tässä työssä käytettiin kahta uudentyyppistä neutronitähtihavaintoa: NICER-kollaboraation keväällä 2021 julkaisemaa massiivisen neutronitähden sädemittausta sekä kahden neutronitähden törmäyksestä lähtöisin olevaa ja vuonna 2017 havaittuun GW170817-gravitaatioaaltosignaaliin liittyvää sähkömagneettista säteilyä.
Noin 1.7 sekuntia sen jälkeen, kun LIGO-havaintoasema mittasi gravitaatioaaltosignaalin GW170817-tapahtumassa, maapalloa kiertävä ja gammasädemittauksia tekevä FERMI-satelliitti havaitsi samasta avaruuden suunnasta tulleen voimakkaan gammasädepurkauksen. Tämä havainto on yleisesti tulkittu merkiksi törmäyskohteen romahtamisesta mustaksi aukoksi, mistä on mahdollista johtaa yläraja hyvin nopeasti pyörivän neutronitähden massalle käyttämällä hyväksi törmäykseen osallistuneiden tähtien massoja.
Uudet mittaukset on periaatteessa suoraviivaista liittää vuonna 2020 Nature Physicsissä julkaistun artikkelin analyysiin, joka pohjautui miljoonien tilanyhtälöiden generoimiseen ja niitä vastaavien neutronitähtikonfiguraatioiden määrittämiseen. Uutena komponenttina työssä vaadittiin maksimaalisen nopeasti pyörivien neutronitähtimallien rakentamista, mikä onnistui yhteistyössä kreikkalaistutkijoiden Evangelia Katerinin (Thessalonikin yliopisto) ja Vasileios Paschalidisin (Arizonan yliopisto) kanssa.
Analyysin lopputulos oli hyvin mielenkiintoinen: kaikki uusien havaintojen johdosta poisrajatut tilanyhtälöt kuuluivat siihen pieneen tilanyhtälöjoukkoon, joka ei ennusta kvarkkiaineytimiä edes kaikkein raskaimpien neutronitähtien sisälle. Lisäksi neutronitähtiaineen tilanyhtälön epävarmuudet pienenivät dramaattisesti, ja myös neutronitähtien mitattaville ominaisuuksille saatiin huomattavasti aiempaa tarkempia ennusteita. Jos GW170817-neutronitähtitörmäyksessä esiintyi juuri ennen mustan aukon syntyä ns. hypermassiivinen neutronitähti, ei pyörimättömän neutronitähden massa voi ylittää 2.19 auringon massaaa.
Uudet tulokset julkaistiin 25.3.2022 arvostetussa Physical Review X -lehdessä. Niille on lisäksi luvassa jatkoa vielä myöhemmin tänä vuonna, kun tutkimusryhmän parhaillaan käynnissä oleva Bayesilaiseen tilastolliseen päättelyyn perustuva tutkimus valmistuu.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Lisätietoa:
Professori Aleksi Vuorinen, Helsingin yliopisto
050 338 6725
aleksi.vuorinen@helsinki.fi
Helsingin yliopiston mediapalvelu
Puh:02941 22622mediapalvelu@helsinki.fiTietoja julkaisijasta

PL 3
00014 Helsingin yliopisto
02941 22622 (mediapalvelu) 02941 911 (vaihde) (vaihde)https://www.helsinki.fi/fi/yliopisto
Helsingin yliopisto on yli 40 000 opiskelijan ja työntekijän kansainvälinen tiedeyhteisö, joka toimii neljällä kampuksella Helsingissä ja usealla muulla paikkakunnalla Suomessa. Kansainvälisissä yliopistovertailuissa se on ollut toistuvasti maailman sadan parhaan yliopiston joukossa. Helsingin yliopisto on perustettu vuonna 1640.
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 Helsingin yliopisto
Kansalliskirjasto digitoi jälleen yhteiskunnallisesti merkittävän sanomalehtikokonaisuuden – tutkimuskäyttöön 1,4 miljoonaa uutta sivua23.3.2023 09:02:55 EET | Tiedote
Kansalliskirjastossa on valmistunut kaksi laajaa sanomalehtien digitointiprojektia, joissa digitoitiin yhteensä yli 1,4 miljoonaa sanomalehtisivua tutkimuskäyttöön. Projektit kattoivat 60 eri työväenlehteä vuoden 1966 loppuun saakka sekä koko Uuden Suomen julkaistun lehtihistorian vuodesta 1847 alkaen aina Uuden Suomen lakkaamiseen 1991 asti.
Koronavirus ei todennäköisesti aiheuta tyypin 1 diabetesta22.3.2023 08:00:00 EET | Tiedote
Tavallista useampi lapsi ja nuori sairastui tyypin 1 diabetekseen Suomessa koronapandemian ensimmäisten 18 kuukauden aikana. Tutkimuksen mukaan syynä ei kuitenkaan ollut koronavirus, vaan muuttuneet ympäristötekijät.
Rikoksista selviää yhä vähemmän21.3.2023 09:13:37 EET | Tiedote
Poliisi pystyy selvittämään vuosittain noin 70–85 prosenttia kaikista sen tietoon tulleista rikoksista. Rikosten selvitysasteet ovat olleet laskussa ja vuonna 2021 rikosten yleinen selvitysaste oli 63 prosenttia. Alhaisimmat selvitysprosentit ovat massatyyppisissä varkaus- ja vahingontekorikoksissa.
30 uutta kunniatohtoria vihitään Promootion riemuvuonna20.3.2023 18:00:00 EET | Tiedote
Helsingin yliopiston Promootion riemuvuosi avataan 20.3.2023, jolloin julkistetaan myös yliopiston uudet kunniatohtorit. Keväällä vietetään jo sadatta filosofisen tiedekunnan promootiota sekä eläinlääketieteellisen, teologisen ja oikeustieteellisen tiedekunnan promootioita.
Rohkea ja sosiaalinen luonne sekä puhdas hiekkalaatikko näyttävät edistävän kissan sisäsiisteyttä20.3.2023 15:10:50 EET | Tiedote
Helsingin yliopiston tutkijat tunnistivat useita yhteyksiä erilaisten riskitekijöiden ja kissojen sisäsiisteysongelmien välillä. Moninaisten riskitekijöiden tunnistaminen antaa mahdollisuuden olosuhteiden muokkaamiseen kissan ympäristössä ja voi tätä kautta ehkäistä ja vähentää sisäsiisteysongelmia.
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