Valkoisten kääpiötähtien luokittelu johdattaa kohti tarkempaa teoriaa tähtien kehityksestä (Väitös FM Tommi Vornanen, 28.9.2013)
Turun yliopistossa 28.9. väittelevä Tommi Vornanen havaitsi tutkimuksessaan epäjohdonmukaisuuksia kuolleiden tähtien – niin sanottujen valkoisten kääpiöiden – luokittelussa. Tutkimus paljastaa tietyn valkoisten kääpiöiden alaluokan poikkeuksellisen yleisen magneettisuuden.
Turun yliopiston tiedote 19.9.2013
Kaikista tähdistä 97 % päätyy lopulta valkoisiksi kääpiöiksi. Auringolta tähän kuluu 10 miljardia vuotta, ja kevyemmiltä tähdiltä kehitysvaiheeseen pääsemiseen menee aikaa huomattavasti pidempään.
– Valkoinen kääpiö on Maapallon kokoiseksi puristunut, himmeä tähden jäänne. Sen tiheys on niin suuri, että teelusikallinen valkoista kääpiötä voi painaa 7 000 kilogrammaa, Turun yliopistossa väittelevä Tommi Vornanen havainnollistaa.
Valkoisen kääpiön kaasukehän koostumus riippuu tähden aikaisemmista kehitysvaiheista. Yleensä kaasukehä on lähes kokonaan vetyä tai heliumia. Kun tähden ympärillä kiertävien planeettakuntien jäännökset syöksyvät tähden kaasukehään, voi kaasukehään päätyä metalleja, jotka tähtitieteessä käsittävät heliumia raskaammat alkuaineet.
Tähtien poikkeuksellinen magneettisuus herätti tutkijan huomion
Väitöstutkimuksessa havaittiin, että voimakas magneettisuus ei ole yhtä yleistä koko siinä luokassa valkoisia kääpiöitä, joiden kaasukehässä on hiiltä.
– Noin 4 % valkoisista kääpiöistä on magneettisia, ja niin pitäisi olla hiiltä ilmakehässään sisältävillä valkoisilla kääpiöilläkin. Jostain syystä yhdessä tämän luokan alaluokassa kuitenkin yli puolet tähdistä on magneettisia, Vornanen kertoo.
Vornanen tutki muita alaluokkia ja etsi magneettisia jäseniä. Niitä ei kuitenkaan löytynyt riittävästi.
– Tästä voimme päätellä, että se valkoisten kääpiöiden luokka, jonka jäsenistä yli puolet on magneettisia, on jotenkin poikkeuksellinen. Nämä tähdet eroavat joiltakin ominaisuuksiltaan muista samaan luokkaan kuuluvista tähdistä. Nämä eroavaisuudet johdattavat meitä kohti tarkempaa teoriaa tähtien kehityksestä, Vornanen sanoo.
Yhteyden selvittäminen vaatii jatkotutkimusta
Tutkimuksen kohteena olleiden valkoisten kääpiöiden kaasukehässä on niin paljon hiiltä, että sen täytyy olla peräisin tähden sisuksesta, joka on kokonaan hiiltä tai happea.
Yleensä hiili tai metallit ovat sekoittuneina heliumiin tai vetyyn, mutta hiiltä sisältävien kääpiöiden tapauksessa yhden alaluokan jäsenien kaasukehä on lähes kokonaan hiiltä. Juuri näistä kääpiöistä yli puolet on magneettisia.
– Tällä hetkellä emme kuitenkaan vielä tiedä yhteyttä magneettikenttien ja lähes kokonaan hiiltä olevan kaasukehän välillä, Tommi Vornanen kertoo.
***
Lauantaina 28. syyskuuta 2013 kello 12 esitetään Turun yliopistossa (Quantumin auditorio, Vesilinnantie 5) julkisesti tarkastettavaksi filosofian maisteri Tommi Tapani Vornasen väitöskirja ”Circular Spectropolarimetric Studies of DQ White Dwarfs” (DQ valkoisten kääpiöiden tutkimus kiertopolarisaation avulla). Virallisena vastaväittäjänä toimii tohtori Ralf Napiwotzki Hertfordshiren yliopistosta Iso-Britanniasta ja kustoksena professori Esko Valtaoja.
FM Tommi Vornanen on syntynyt vuonna 1982 Lahdessa ja kirjoittanut ylioppilaaksi 2001 Salpausselän lukiosta. Vornanen on valmistunut filosofian maisteriksi 2006 Turun yliopistosta, jossa hän parhaillaan toimii tohtorikoulutettavana. Väitös kuuluu tähtitieteen alaan.