Onko neutronitähtien ytimissä eksoottista kvarkkiainetta?
1.8.2016 12:59:58 EEST | Helsingin yliopisto | Tiedote

Millaisesta aineesta neutronitähdet, maailmankaikkeuden tiheimmät kohteet, koostuvat? Tätä kysymystä on lähestytty vuosikymmenten ajan niin teoreettisen ydinfysiikan ongelmana kuin pyrkimällä mittaamaan tähtien ulkoisia ominaisuksia kuten massaa ja sädettä.
Uusi tulokulma ongelmaan saatiin hiljattain, kun kansainväliset LIGO- ja Virgo-tutkimusryhmät havaitsivat gravitaatioaaltosignaalin hyvin kaukaisesta kahden massiivisen mustan aukon yhteensulautumisprosessista. Nyt tutkijat arvelevat, että jos vastaavia mittauksia pystytään tekemään kahden toisiinsa sulautuvan neutronitähden tai neutronitähden ja mustan aukon systeemistä, neutronitähtien sisältämästä aineesta saadaan samalla valtava määrä informaatiota.
- Silloin on mahdollista myös selvittää, sisältävätkö nämä kohteet tiheintä mahdollista aineen olomuotoa, värivankeudestaan vapautunutta kvarkkiainetta, sanoo tutkija Aleksi Vuorinen Helsingin yliopistosta.
Tutkijat laskivat ensimmäisen tarkan häiriöteoreettisen ennusteen tiheän kvarkkiaineen käytökselle
Jotta tulevaa gravitaatioaaltodataa pystytään hyödyntämään, on olennaista, että neutronitähtien sisältämän aineen ominaisuudet ymmärretään myös teoreettisesti.
Tämä on vaikeaa, sillä tähtien sisältämän äärimmäisen tiiviin ydinaineen ominaisuudet on koodattu vahvojen vuorovaikutusten teoriaan, kvanttiväridynamiikkaan, jonka tarkka ratkaiseminen on osoittautunut liki mahdottomaksi. Tässä työssä tärkeimpiä työkaluja ovat perinteiset ydinfysiikan menetelmät, jotka toimivat matalilla tiheyksillä, sekä ns. häiriöteoria, jolla pystytään tutkimaan äärimmäisen tiheän kvarkkiaineen ominaisuuksia.
Tutkija Aleksi Vuorinen onnistui kuitenkin yhteistyökumppaninsa Aleksi Kurkelan (Hiukkasfysiikan tutkimuslaitos Cern ja Stavangerin yliopisto) kanssa vastikään laskemaan ensimmäisen tarkan häiriöteoreettisen ennusteen tiheän kvarkkiaineen käytökselle neutronitähtitörmäyksen kaltaisissa äärimmäisissä olosuhteissa.
Uutta työssä on se, että tutkijat pystyivät määrittämään kvarkkiaineen käytöksen paitsi tiheässä myös kuumassa systeemissä; aiemmat vastaavat laskut nimittäin olettivat systeemin lämpötilan häviävän pieneksi. Lämpötilakorjausten huomioiminen on kuitenkin äärimmäisen tärkeää, sillä neutronitähtien yhteensulautumisprosessissa lämpötilat voivat nousta aina noin biljoonaan eli 1.000.000.000.000 Kelvin-asteeseen.
Kurkelan ja Vuorisen tulokset, jotka julkaistiin Physical Review Letters -julkaisussa 22.7.2016, mahdollistavat neutronitähtien yhteensulautumisprosessin tarkan simuloimisen myös silloin, jos törmäävät tähdet sisältävät kvarkkiainetta ytimissään. Tulokset edustavat tästä syystä tärkeää askelta kohti sen selvittämistä, kuinka eksoottisia aineen olomuotoja neutronitähdet pitävät sisällään.
Physical Review Letters kuuluu fysiikan alan arvovaltaisimpiin julkaisuihin. Se keskittyy merkittäviin tutkimusuutisiin. Lehden toimitus nosti Kurkelan ja Vuorisen artikkelin Cool quark matter, http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.117.042501, poikkeuksellisten töiden joukkoon.
Kuvateksti: Taiteilijan näkemys kahden neutronitähden yhteensulautumisprosessista.
Kuvan copyright: NASA/Swift/Dana Berry
Lisätiedot: Aleksi Vuorinen, Helsingin yliopiston fysiikan laitos, 050 338 6725, aleksi.vuorinen@helsinki.fi
Ystävällisin terveisin
Minna Meriläinen-Tenhu, @MinnaMeriTenhu, minna.merilainen@helsinki.fi, 050 415 0316
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Minna Meriläinen-Tenhuviestinnän asiantuntija
Puh:+358 50 415 0316minna.merilainen@helsinki.fiblogs.helsinki.fi/mmerilai/Kuvat
Tietoja julkaisijasta
Helsingin yliopistoPL 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 yhteisö, joka tuottaa tieteen voimalla kestävää tulevaisuutta koko maailman parhaaksi. Kansainvälisissä yliopistovertailuissa Helsingin yliopisto sijoittuu maailman parhaan yhden prosentin joukkoon. Monitieteinen yliopisto toimii neljällä kampuksella Helsingissä sekä Lahden, Mikkelin ja Seinäjoen yliopistokeskuksissa. Lisäksi sillä on kuusi tutkimusasemaa eri puolilla Suomea ja yksi Keniassa. 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
Helsingin yliopisto tuo Slushiin kymmenen tieteen läpimurtoa11.11.2026 08:08:36 EET | Tiedote
Suomi tarvitsee uusia kasvun lähteitä. Tutkimuksesta ponnistavat ja ammattitaidolla kaupallistetut innovaatiot ovat yksi ratkaisu.
Yksilöllinen rintasyövän hoito Studia Medicinassa 18.11.202610.11.2026 16:11:57 EET | Kutsu
Tervetuloa kuulemaan, miten rintasyöpäpotilaiden hoitoa pystytään räätälöimään yksilöllisesti.
KUTSU: Malaria katosi Suomesta – uusi elokuva seuraa tutkija Lena Huldénin jäljillä10.11.2026 10:30:47 EET | Kutsu
Malaria oli Suomessa pitkään yleinen tauti. Tutkija Lena Huldén on selvittänyt, miksi se katosi. Uusi More-Than-Data-elokuva seuraa hänen työtään: Elokuva esitetään ensimmäistä kertaa WAM! – World After Malaria -tapahtumassa Helsingissä 14.11.
Vuonna 2027 saadaan kahdeksan arkivapaapäivää10.11.2026 08:00:00 EET | Tiedote
Tulevana vuonna suomalaisessa kalenterissa on kahdeksan arkipäivälle osuvaa vapaapäivää. Vuosittain arkivapaita on kalenterissamme 7–10. Vuoden 2027 viikonloppuun osuvat arkipyhät ovat vappu, joulupäivä ja tapaninpäivä.
Koronatartunnat eivät selitä lasten diabetespiikkiä koronasulkujen aikana9.11.2026 09:28:50 EET | Tiedote
Koronasulun aikainen suomalaisten lasten ykköstyypin diabetespiikki laski ennalleen sulun jälkeen. Itse koronavirus ei näytä selittävän sulkuajan sairastumispiikkiä, vaan sairastumisen syynä saattoivat olla muuttuneet ympäristötekijät, selvisi Helsingin yliopiston tutkimuksessa.
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
