Uusi menetelmä mahdollistaa neutronitähtien säteen mittauksen galaksin toiselta laidalta
Neutronitähtien sisällä on erittäin tiheää kylmää ainetta, jonka käyttäytyminen on edelleen yksi ydinfysiikan suurista mysteereistä. Tutkijat kehittivät neutronitähden säteen mittaamiseen uuden menetelmän, mikä auttaa heitä ymmärtämään, mitä aineelle tapahtuu äärimmäisessä puristuksessa tähden sisällä.
Turun yliopiston suurenergia-astrofysiikan tutkimusryhmän johtamassa tutkimuksessa kehitettiin uudenlainen tapa mitata neutronitähtien kokoa. Uuden menetelmän avulla tutkijat onnistuivat mittaamaan ennestään tuntemattoman neutronitähden säteen pituuden jopa 400 metrin tarkkuudella. Neutronitähden säteeksi mitattiin 12,4 kilometriä.
– Aiemmat mittaukset ovat osoittaneet neutronitähden säteen olevan noin 10 ja 16 kilometrin välillä, joten uusi mittaus on selvä parannus aiempaan, kertoo menetelmän kehittänyt tohtorikoulutettava Joonas Nättilä.
Uusi mittaustulos auttaa tutkijoita selvittämään, millaiset ydinfysikaaliset olosuhteet vallitsevat äärimmäisen tiheiden neutronitähtien sisällä. Erityisen kiinnostuneita tutkijat ovat määrittämään neutronimaterian niin sanottua tilanyhtälöä, joka kertoo, kuinka kokoonpuristuvaa aine on, kun sitä puristetaan valtaisiin tiheyksiin.
– Pääosin neutroneista koostuvan neutronitähtimaterian tiheys on noin 100 miljoonaa tonnia per kuutiosentti. Tällä hetkellä neutronitähdet ovatkin ainoita luonnossa esiintyviä kappaleita, joiden avulla tällaisia äärimmäisiä aineen olomuotoja voidaan tutkia, sanoo Juri Poutanen, tutkimusryhmän johtaja.
Uusi mittaustulos auttaa tutkijoita myös ymmärtämään vastikään havaittuja gravitaatioaaltoja, jotka saivat alkunsa kahden neutronitähden yhteentörmäyksestä. Siksi gravitaatioaaltojen havainnoista vastuussa oleva LIGO-VIRGO yhteisökin kiirehti vertaamaan omia tuoreita havaintojaan suomalaisten tutkijoiden uuteen mittaustulokseen.
– Gravitaatioaaltojen tarkka muoto on hyvin riippuvainen juuri neutronitähtien säteen pituudesta ja tilanyhtälöstä. On todella jännittävää nähdä, kuinka nämä kaksi täysin erilaista mittausta kertovat meille samanlaista tarinaa neutronitähtien koostumuksesta. Seuraava luonnollinen askel onkin näiden kahden tuloksen yhdistäminen. Tästä meillä on ollut jo varsin vilkasta keskustelua yhdysvaltalaisten kollegojen kanssa, Nättilä kertoo.
JV
Kuva: Rodion Kutsaev