Ydin- ja astrofyysikot selvittivät: keskikokoiset tähdet räjähtävät erikoisiksi valkoisiksi kääpiöiksi
Tähtien elinkaari riippuu niiden koosta. Auringon kaltaiset keveämmät tähdet päätyvät lopulta valkoisiksi kääpiöiksi. Massiiviset tähdet puolestaan räjähtävät näyttävänä supernovana jättäen jälkeensä neutronitähden tai mustan aukon. Sen sijaan väliin jäävien keskikokoisten tähtien kohtalo on ollut pitkään pimennossa. Tuoreen tutkimuksen mukaan ne räjähtävät tavallisesti erikoisiksi valkoisiksi kääpiöiksi ja syöksevät ympäristöönsä monia alkuaineita. Tämä selvisi tuoreessa kansainvälisessä yhteistyötutkimuksessa, jossa mukana oli Jyväskylän yliopiston ydinfyysikoita. Mittaukset tehtiin Jyväskylässä kiihdytinlaboratorion IGISOL-laitteistolla. Tutkimus julkaistiin Physical Review Letters - tiedejulkaisussa hiljattain, ja se poimittiin myös ”Editor’s Suggestion” -artikkeliksi.
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 mediatiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Jyväskylän yliopisto
Väitös 7.8.2020: Kuraattorit eivät ole vain taidemaailman portinvartijoita – he rakentavat kaupunkikulttuuria (Tuukkanen)3.8.2020 08:00:00 EEST | Tiedote
FM Johanna Tuukkasen väitöskirjan keskiössä on festivaalikuraattoreiden työ ja toiminta kaupunkitilassa tapahtuvan taiteen parissa. Tutkimus osoittaa, että taidemaailman asiantuntemuksen lisäksi työ edellyttää paikallistuntemusta ja osaamista erilaisten yhteisöjen saavuttamisesta ja osallistamisesta taiteen pariin.
Väitös: 7.8.2020 Verkkoyhteisöt lisäävät matkakohteen houkuttelevuutta3.8.2020 07:00:00 EEST | Tutkimus
Sosiaalisen median rooli matkakohteita kartuttaessa kasvaa jatkuvasti. Verkossa toimivat erilaiset yhteisöt toimivat ajantasaisina ja interaktiivisina tietokantoina reissaajille. Äkkiseltään pieneltä tuntuvat asiat, kuten langattoman verkon saatavuus matkakohteeseen saapuessa voi kasvattaa kohteen suosiota näissä puskaradioissa. Tämä voi myös hyödyttää turismia Suomessa.
Jyväskylän yliopisto aloittaa tietotekniikan diplomi-insinöörikoulutuksen23.7.2020 13:53:35 EEST | Tiedote
Valtioneuvosto on päättänyt tänään 23.7 muuttaa yliopistojen tutkinnoista ja erikoistumiskoulutuksista annetun valtioneuvoston asetuksen liitettä siten, että Jyväskylän yliopistolle lisätään tekniikan koulutusalalla tekniikan kandidaatin, diplomi-insinöörin, tekniikan lisensiaatin ja tekniikan tohtorin koulutusvastuu.
Jyväskylän yliopistoon valittiin 2344 uutta opiskelijaa15.7.2020 10:02:57 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopistoon hyväksyttiin kevään ja kesän opiskelijavalinnoissa yhteensä 2344 uutta opiskelijaa. Lukuvuosi alkaa elokuun lopussa. Onnittelut kaikille valituille!
Liikunta saa kehon erittämään merkkiaineita hikeen15.7.2020 09:08:58 EEST | Tiedote
Juuri julkaistu Jyväskylän ja Oulun yliopistojen yhteistyötutkimus osoittaa, että veren lisäksi myös hien sisältämien biomolekyylien määrä muuttuu kestävyysliikunnan seurauksena. Tutkimus luo pohjaa tulevaisuuden liikuntamittareille, joissa näytteenä toimii perinteisen verinäytteen sijasta hiki.
Väitös 17.9.2020: Kun kirjaimet vaihtuvat – Tutkimus lukutaidosta kahdella erilaisella kirjoitusjärjestelmällä konson kielessä Etiopiassa9.7.2020 13:40:25 EEST | Tiedote
FM Aija Katriina Ahlberg tutkii väitöksessään luku- ja kirjoitustaidon oppimista kahdella erilaisella kirjoitusjärjestelmällä. Tulokset osoittavat kirjainmerkkien tärkeän roolin siinä, miten lukija hahmottaa kielen äännerakenteita. Tutkimus toteutettiin Lounais-Etiopiassa konson kieltä puhuvien aikuisten parissa, mutta tutkimuksen tuloksilla on annettavaa myös maahanmuuttajien luku- ja kirjoitustaidon opetukseen Suomessa.
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