Hiljattain havaittiin supernovaräjähdys paikassa, jossa oli räjähtänyt jo pari vuotta aikaisemmin. Tällainen tuplapamaus on tähtitieteessä ennennäkemätöntä. Nyt vaikuttaa siltä, että ensimmäisen pamauksen laukaisi antimateria.


jo pari vuotta aikaisemmin. Tällainen tuplapamaus on tähtitieteessä
ennennäkemätöntä. Nyt vaikuttaa siltä, että ensimmäisen pamauksen
laukaisi antimateria.




Ilman hyvää tuuria tutkijat eivät olisi huomanneet, miten erikoinen vuonna 2006 löydetty supernova SN 2006jc oli.
Hyvää tuuria on, että galaksia, jossa supernova räjähti, oli kuvattu jo pari vuotta aikaisemmin. Joissakin vuoden 2004 kuvissa näkyi räjähdysmäisesti kirkastunut kohde, joka himmeni alle kuukaudessa.

Kun Belfastin yliopiston supernovaryhmä, johon tuolloin kuului myös turkulainen tähtitieteilijä Seppo Mattila, vertasi vuoden 2004 kuvia ja vuoden 2006 supernovahavaintoa, se yllättyi. Aiempi kirkastuma oli täsmälleen samassa paikassa kuin supernovana SN 2006jc räjähtänyt tähti.

Sama tähti oli siis pamahtanut kahdesti. Sellaista ei ollut koskaan aikaisemmin havaittu, ja tulos julkaistiin Nature-lehdessä. Mutta miten selittää kaksi peräkkäistä räjähdystä?

Tutkimalla toista erikoista supernovaa, niin ikään vuonna 2006 räjähtänyttä SN 2006gy:tä, kysymykseen saatiin odottamaton vastausehdotus: antiaine.


Luhistuu, pakkautuu, posahtaa

Tähdet ovat karkeasti ottaen valtavia vetykaasupalloja. Ne loistavat, sillä vety ja sitä raskaammat alkuaineet fuusioituvat niiden kuumassa sisikunnassa.

Tähdet ovat myös synnynnäisiä luhistujia. Ne muodostuvatkin luhistumalla oman vetovoimansa vaikutuksesta  suuresta pöly- ja kaasupilvestä. Pilven puristuminen kokoon pysähtyy siksi, että tähden ytimessä alkaa ydinfuusioon perustuva säteilyn tuotanto ja säteilyn paine vastustaa luhistumista. Tähdelle koittaa rauhallinen, vuosimiljoonia kestävä loiston aika.

Kun vähintään noin kymmenen kertaa Aurinkoa massiivisempi tähti on käyttänyt koko ydinpolttoaineen varastonsa, sen säteily loppuu ja se alkaa luhistua - nyt kohti loppuaan. Tässä vaiheessa tähden ydin on rautaa.

Rautaydin syöksyy kasaan satojen miljoonien kilometrien tuntinopeudella. Alle sekunnissa se luhistuu muutaman kymmenen kilometrin kokoiseksi ja vetää samalla maton ympäröivien kaasumassojen alta.

Ikään kuin salaa luhistuminen pakkaa rautapallon hieman tiheämmäksi kuin atomiytimien aineen. Tätä luonto ei salli. Seuraa äkkipysähdys. Tähden ydin ponnahtaa takaisin ja paiskaa voimakkaan sokkiaallon päin putoavaa kaasumassaa. Tähti räjähtää supernovana.


Toinen räjähdys tuli liian pian

Ytimen luhistuminen saa kuitenkin tähden räjähtämään vain kerran. Millä selittää SN 2006jc:n kaksi peräkkäistä kirkastumista, tutkijat kysyivät. 

Akatemiatutkija Seppo Mattila toteaa, että jälkimmäinen leimahdus oli kiistatta tavallinen luhistumisen aiheuttama  supernovaräjähdys. Aiempi kirkastuminen yritettiin kuitata jättiläismäisen tähden tasapainohäiriöksi.

- Esimerkiksi elämänsä loppua lähestyvässä Eta Carinae -nimisessä tähdessä on havaittu kokonainen sarja kirkastumisia. SN 2006jc:n ensimmäinen kirkastuminen saattoi syntyä samoin kuin ne, selittää Mattila, joka on työssä Turun yliopiston Tuorlan observatoriossa.

Eta Carinae on niin sanottu sininen muuttuja, jolla on massaa noin 100 auringollista. Sen kirkastumisten arvellaan johtuvan huikeasta energiantuotannosta, joka horjuttaa jättiläismäisen kaasupallon vakautta. Tähdestä saattaa äkillisesti purkautua valtavasti kuumaa kaasua, jolloin se kirkastuu.

- Mutta purkausten jälkeen Eta ja sen kaltaiset tähdet jatkavat yleensä vielä pitkään elämäänsä. Niiden ei odoteta räjähtävän supernovina paria vuotta myöhemmin, Mattila toteaa.

Tasapainohäiriöt eivät siis riittä selittämään SN 2006jc:n käyttäytymistä.



















 
 
 
 



10-95 


130-260 



Antiaine laukaisi ydinpommin

Tässä vaiheessa kuvaan astuu toinen supernova, SN 2006gy. Se oli ennätysmäinen kirkas, noin kymmenen kertaa niin kirkas kuin kirkkaimmat luhistumalla syntyvät supernovat. Kalifornian yliopiston tutkija Stanford Woosley työtovereineen liitti ylimääräisen loiston antimateriaan. Selitys julkaistiin hiljattain Nature-lehdessä.

Alun perin supernova oli 110 Auringon massainen tähtijättiläinen, mutta raju elämä kulutti. Tarinan alkaessa tähdellä oli enää noin 75 Auringon massa. Se fuusioi sisällään hiiltä, mistä tuloksena on muun muassa neonia.

Tavallisesti fuusiossa syntyy säteilyä, mutta suuren massan ja valtavan paineen rutistuksessa energia saattaa myös materialisoitua eli muuttua aineeksi ja antiaineeksi, tässä tapauksessa elektroneiksi ja niiden antihiukkasiksi positroneiksi (ks. s. 36). Antiaineen muodostuminen kuluttaa tähden energiaa ja saa aikaan luhistumista.

Luhistuminen aiheuttaa ydinfuusioräjähdyksen tähden keskellä, ja tähti kirkastuu. Tämän pommin voima ei kuitenkaan riitä hajottamaan koko tähteä, vaikka monen auringollisen verran kaasua syöksyykin avaruuteen.
Muutamassa vuodessa tähti toipuu ydinräjähdyksestä. Sen ytimessä jatkuvat neonin fuusioreaktiot, ja lopulta tähden ydin muuttuu raudaksi. Tällöin supernova on kypsä, ja tähti räjähtää toistamiseen.

Näin selittyvät lyhyessä ajassa tapahtuvat peräkkäiset räjähdykset, jollaiset havaittiin SN 2006jc:ssä.


Räjähdysjätteistä ekstraloisto

Ensimmäisen pamauksen voimakkuudesta riippuu, äityykö tähti toisessa räjähdyksessä erityisen kirkkaaksi.
Supernovana räjähtävän tähden rippeet törmäävät näet kaasupilviin, jotka tähti aikaisemmassa pamauksessa syyti avaruuteen. Törmäyksen energia voi tehdä supernovasta kymmenisen kertaa tavallista kirkkaamman, mikä selittäisi SN 2006gy:n ylimääräisen hehkun.

Sitä, millainen supernova SN 2006gy:n mahdollinen aikaisempi räjähdys olisi ollut, tutkijoilla ei kuitenkaan ole tietoa, koska räjähdyspaikasta ei ole aikaisempia havaintoja.

Vuoden 2006 supernovat eivät jääne viimeisiksi erikoisuuksiksi.

- Tämän vuoden lopulla alkaa suuri supernovien etsintäohjelma, joka hyödyntää asteroidien monitorointiin suunniteltua Pan-Starrs-hanketta (ks. s. 51). Räjähtäviä tähtiä etsitään nyt ensimmäistä kertaa koko pohjoisen taivaan alueelta,  Seppo Mattila kertoo.

Mattila ja hänen johdollaan väitöskirjaansa tekevä Erkki Kankare havainnoivat hankkeessa löydettyjä supernovia suurilla optisilla kaukoputkilla ympäri maailmaa.

- Mitä todennäköisimmin löydämme laajan valikoiman erilaisia supernovia, Mattila iloitsee.



Leena Tähtinen on tähtitieteen dosentti, vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.