Jyväskylän yliopisto

Ydin- ja astrofyysikot selvittivät: keskikokoiset tähdet räjähtävät erikoisiksi valkoisiksi kääpiöiksi

Jaa

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 tähtien kohtalon selvittäneet ydinastrofysiikan tutkijat Oliver Kirsebom (vas.), Maarit Hukkanen, Anu Kankainen, Cobus Swartz ja Wladek Trzaska koolla Jyväskylän yliopiston  kiihdytinlaboratorion IGISOL-laitteistolla. Kuva: Wladek Trzaska
Keskikokoisten tähtien kohtalon selvittäneet ydinastrofysiikan tutkijat Oliver Kirsebom (vas.), Maarit Hukkanen, Anu Kankainen, Cobus Swartz ja Wladek Trzaska koolla Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratorion IGISOL-laitteistolla. Kuva: Wladek Trzaska

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

Keskikokoisten tähtien kohtalon selvittäneet ydinastrofysiikan tutkijat Oliver Kirsebom (vas.), Maarit Hukkanen, Anu Kankainen, Cobus Swartz ja Wladek Trzaska koolla Jyväskylän yliopiston  kiihdytinlaboratorion IGISOL-laitteistolla. Kuva: Wladek Trzaska
Keskikokoisten tähtien kohtalon selvittäneet ydinastrofysiikan tutkijat Oliver Kirsebom (vas.), Maarit Hukkanen, Anu Kankainen, Cobus Swartz ja Wladek Trzaska koolla Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratorion IGISOL-laitteistolla. Kuva: Wladek Trzaska
Lataa

Tietoja julkaisijasta

Jyväskylän yliopisto
PL 35
40014 Jyväskylä

http://www.jyu.fi

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 17.9.2020: Kun kirjaimet vaihtuvat – Tutkimus lukutaidosta kahdella erilaisella kirjoitusjärjestelmällä konson kielessä Etiopiassa9.7.2020 13:40:25 EESTTiedote

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