yle.fi-etusivu

Tutkijat ovat havainneet kahden neutronitähden törmäyksen – "näimme kuinka kulta syntyi"

Tiedemiesten mukaan käsitys maailmankaikkeudesta muuttui. Neutronitähtien törmäys lähetti myös näkyvää valoa.

neutronitähdet
European Southern Observatoryn 16. lokakuuta välittämä mallinnoskuva näyttää kahden neutronitähden törmäyksen.
European Southern Observatoryn 16. lokakuuta välittämä mallinnoskuva näyttää kahden neutronitähden törmäyksen. AFP

Kuva maailmankaikkeudesta on jälleen tarkentunut.

Tutkijat Yhdysvalloissa ja Euroopassa ovat havainneet ensimmäistä kertaa painovoima- eli gravitaatioaaltoja yhtä aikaa valohavainnon kanssa kosmisesta tapahtumasta.

Kyse on kahden neutronitähden törmäyksestä noin 130 miljoonaa vuotta sitten. Neutronitähti on luhistuneen tähden ydin, jonka massa on valtava. Törmäys tapahtui Vesikäärmeen tähdistön galaksissa NGC 4993.

Nyt tehtiin myös valohavainto

Tapahtuma on merkittävä kahdella tapaa: aiempia gravitaatioaaltoja neutronitähtien törmäyksistä ei ole havaittu – aiemmat neljä gravitaatiohavaintoa ovat mustista aukoista – ja sitten tapahtuman näkyvyys. Mustat aukot eivät lähetä valoa, mutta tästä törmäyksestä on saatu myös valohavainto ja sitä on voitu tarkkailla myös teleskoopeilla.

Havainnosta kertoivat samanaikaisesti useat eri tutkimuslaitokset. Gravitaatioaaltohavainto tehtiin Yhdysvalloissa sijaitsevissa Washingtonin ja Louisianan osavaltioissa sijaitsevissa LIGO (siirryt toiseen palveluun)-observatorioissa ja eurooppalaisessa Virgo (siirryt toiseen palveluun)-observatoriossa. Ranskalais-italialainen Virgo sijaitsee Italiassa lähellä Pisaa.

Virgo Interferometerin edustaja Samaya Nissanke (kesk.) puhui European Southern Observatoryn  lehdistötilaisuudessa Garchingissa Saksassa 16. lokakuuta.
Virgo Interferometerin edustaja Samaya Nissanke (kesk.) puhui European Southern Observatoryn lehdistötilaisuudessa Garchingissa Saksassa 16. lokakuuta. Lukas Barth / EPA

Ensin tuli säteilyhavainto

Varsinaisesti ensimmäisen havainnon teki Yhdysvaltain avaruushallinnon NASA:n Fermi-teleskooppi, joka havaitsi gamma-säteitä. 1,7 sekuntia myöhemmin havaittiin gravitaatioaallot. Nämä hälyttivät avaruusteleskoopit ympäri maailmaa ja havainnon sanotaan olevan yksi tarkimmin seurattu kosminen tapahtuma historiassamme.

Kahden neutronitähden törmäystä kutsutaan kilonovaksi. Siinä kaksi neutronitähteä kiertävät yhä vinhemmin toistensa ympäri, kunnes ne törmäävät ja josta aiheutuva räjähdys lähettää gravitaatioaaltoja. Ilmiön esitti teoreettisesti jo Albert Einstein, mutta vasta viime aikoina gravitaatioaaltoja on pystytty havaitsemaan.

Kullan synty on nähty

Ja nyt saatiin myös nähtävää, mitattavaa ja analysoitavaa. Tarjolla on materiaa, valoa ja säteilyä. Hubble avaruusteleskooppi jopa kuvasi tapahtuman hiipuvan valon.

Tutkijoiden mukaan törmänneet neutronitähdet sinkosivat avaruuteen kirkkaan sinistä, äärimmäisen kuumaa materiaa, joka oli epävakaata ja tiheää. Osa siitä muuttui raskaiksi aineiksi, kuten kullaksi, platinaksi ja uraaniksi.

Havainto muuttaa tarkkailijoiden mukaan käsitystämme maailmankaikkeudesta. Nyt voimme osoittaa, mistä kulta, lyijy ja muut raskaat aineet ovat peräisin, tutkijat sanovat.

– Vihkisormuksemme kulta on todennäköisesti peräisi neutronitähtien törmäyksestä galaksissamme noin viisi miljardia vuotta ennen Auringon syntyä – samoin kuin hampaidemme paikkojen amalgaami, kuten yksi havaitsijoista, Cardiffin yliopiston Patric Sutton ilmaisi uutistoimisto AFP:lle.

Gravitaatioaallot toivat Nobelin

Tähän mennessä gravitaatioaalloista on tehty neljä havaintoa. Kaikki tähänastiset aallot ovat olleet peräisin kahden mustan aukon törmäämisestä.

Ensimmäiset havainnot gravitaatioaalloista tehtiin vasta kaksi vuotta sitten. Varmistusten jälkeen havainto julkistettiin viime vuoden helmikuussa. Havainnon tehneille yhdysvaltalaisen LIGO-observatorion kolmelle tutkijalle myönnettiin tänä syksynä fysiikan Nobel-palkinto.

Liue lisää:

Kosmologi Syksy Räsänen neutronitähtien törmäyksestä: Saamme tietoa alkuaineista ja suhteellisuusteoriasta

Korjaus: 16.10.2017 klo 18.50 muutettu virheellinen yksikkö valovuosi vuodeksi.