 | |||
| Kvarkki-novan räjähdys. Kuva Kari A. Kuure |
New Scientist -tiedelehden tämän viikon viikkotiedotteessa
kerrotaan oudosta tähdestä, jollaista ei aikaisemmin ole havaittu. New
Scientist -lehden artikkeliin johtanut tutkimus alkoi 84 miljoonan
valovuoden etäisyydellä näkyneestä supernovasta (SN 2009ip). Siinä ei sinällään
ole mitään kummalista, mutta asiaan liittyi aivan käsittämätön outous – sama
kohde oli nähty kirkastuvan supernovana viikkoa aikaisemmin.
Saman kohteen kaksi perättäistä supernovapurkausta[1]
voisi olla outo yhteensattuma, mutta ei enää vuonna 2010, kun SN 2010mc
käyttäytyi samoin. Suurin ongelma tällaisille purkauksille on, että tähden
supernovapurkaus voi tapahtua vain yhden kerran. Jälleen kerran luonto näytti
olevan oudompi kuin mitä tutkijat pystyivät kuvittelemaan.
Galgaryn yliopistossa työskentelevän tutkijan, tohtori
Rachid Ouyed johtama tutkijaryhmä on päätynyt tulokseen, että jälkimmäinen
purkaus (kvarkki-nova) on syntynyt siitä, että supernovaräjähdyksessä syntynyt neutronitähti[2]
oli muuttunut kvarkkitähdeksi[3].
Vapautuva energia ja purkauksen kirkkaus ovat samaa luokkaa kuin ensimmäisessä
supernovassa vapautunut energiamäärä.
Mahdollinen kvarkkitähtikandidaatti olisi 1,5–1,8 auringonmassainen
neutronitähti, joita kaikista neutronitähdistä olisi noin 1 %. Jos teoria olisi
oikea, meidän pitäisi pystyä näkemään kahden kvarkkitähden syntyminen joka
päivä. Toistaiseksi laskelmien osoittaminen oikeaksi on vaikeaa, mutta
tähtitieteen historia osoittaa, että vähäinenkin outous havainnoissa voi johtaa
merkittävään läpimurtoon.
 |
| SN 2006 valokäyrä. Kuva Wikimedia Commons. |
Aikaisemmin Rachid Ouyed on ehdottanut kvarkkitähden
syntymistä supernova SN 2006gy (18.9.2006) yhteydessä. Räjähdyksen voimakkuus
oli 1400-kertainen SN 1987A supernovaan verrattuna. Muitakin selitysmalleja SN 2006gy:lle
on esitetty. Olipa selitys mikä tahansa, SN 2006gy:n valokäyrä on muista
supernovista hyvin paljon poikkeava (kts. oheinen kuva).
Jan Staff’in (Galgaryn yliopisto) mukaan voimakkaan magneettikentän
omaava neutronitähti voisi päätyä romahtamaan kvarkkitähdeksi vain muutamassa
tunnissa syntymisensä jälkeen. Neutronitähden ja kvarkkitähden syntymisen aikaväli
on riippuvainen magneettikentän voimakkuudesta siten, että keskivoimakkaan
kentän tähdillä kvarkkitähdeksi romahtaminen voisi ottaa aikaa jopa 1000
vuotta.
Tutkijoiden työ on myös osoittanut, että kvarkkitähdet
olisivat mitä suurimmalla todennäköisyydellä ns. radiohiljaisia neutronitähtiä.
Toinen, ehkä vielä mielenkiintoisempi tulos on, että kvarkkitähdet voisivat
olla kaukaisessa universumissa havaittujen gammapurkausten aiheuttajia. Niitä on pidetty
jättimäisten supernovien (hypernovien) aikaansaamina, kahden toisiaan
kiertävien neutronitähtien yhteen sulautumisena tai kahden mustan aukon
törmäämisenä. Kaikki nämä selitykset ovat edelleen mahdollisia, mutta
kvarkkitähden syntyminen voi olla neljäs selitysmalli ilmiölle. Gammapurkausten
tulevat tutkimukset voivat antaa tapahtumasta enempi tarkkoja tietoja.
Huomautukset
[1] Supernovapurkaus tapahtuu Aurinkoa noin 10-kerttaisesti
massiivisten tähtien tulleessa kehityskaarensa päähän. Fuusiokelpoisen vedyn ja
heliumin loppuessa massiivisen tähden ytimessä lämpötila ja paine kasvaa niin
suureksi, että aina vain raskaammat alkuaineet fuusioituvat. Fuusioketjut
päättyvät kun ytimeen syntyy rautaa. Raudan fuusio ei tuota enää energiaa,
joten ytimen hydrostaattinen tila häiriintyy ja se luhistuu. Luhistuminen saa
aikaan tähden ulko-osien räjähdyksen avaruuteen. Ydin voi tuhoutua kokonaan,
siitä voi tulla neutronitähti tai musta aukko. Tähän listaan täytyy siis lisätä
kvarkkitähti neutronitähden jälkeen.
[2] Neutronitähden syntyminen selittyy supernovan
räjähdyksen synnyttämällä paineella, joka ”työntää” elektronit atomiytimiin.
Suuri osa aineesta pirstoutuu alkeishiukkasiksi ja suuri määrä neutriinoja (lähes
massattomia neutraaleja alkeishiukkasia) vapautuu. Jäljelle jäänyt aine on
muuttunut neutroneiksi elektronien miinus-sähkövarauksen neutraloidessa
protonien plus-varauksen. Neutronitähdillä on voimakas magneettikenttä ja hyvin
voimakkaan kentän omaavia neutronitähtiä kutsutaan magnetareiksi.
[3] Kvarkkitähdet koostuvat kvarkkiaineesta. Se syntyy
gravitaation (lämpötila ja paine) pakottaessa neutronitähtien neutronit niin
lähelle toisiaan (1 fm), että syntyy kvarkki-plasmaa tai Fermin nestettä, jossa
kvarkit pääsevät vapaasti vaeltamaan. Normaalioloissa hadronien sisällä olevat kvarkkien
liikkumisvapaus on rajoittunut hiukkasen sisällä tapahtuvaksi.
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti