Tähtien elinkaari riippuu niiden koosta. Tiedossa on, että Auringon kaltaiset keveät tähdet päätyvät lopulta niin kutsutuiksi valkoisiksi kääpiöiksi.
Massiiviset tähdet taas räjähtävät supernovana ja jättävät jälkeensä neutronitähden tai mustan aukon.
Keskikokoisten, Aurinkoa 7–11 kertaa painavampien tähtien loppu on kuitenkin ollut pitkään arvoitus, jonka tuore kansainvälinen tutkimus on nyt selvittänyt.
Tulosten mukaan keskikokoiset tähdet räjähtävät erikoisiksi valkoisiksi kääpiöiksi ja syöksevät ympäristöönsä monia alkuaineita.
Nopeat elektronisieppaukset ratkaisevat
Jo joitakin vuosia oli uumoiltu, että keskikokoisten tähtien kohtalo riippuu hyvin pienestä yksityiskohdasta eli siitä, kuinka nopeasti neon-20-isotoopin ydin voi siepata elektroneja tähden sisuksessa.
Tuore tutkimus paljasti, että elektronisieppaukset ovat paljon luultua nopeampia.
”Tästä johtuen on paljon todennäköisempää, että tähti räjähtää lämpöydinreaktioiden kautta kuin että se luhistuisi neutronitähdeksi”, sanoo apulaisprofessori Anu Kankainen Jyväskylän yliopistosta.
Elektronisieppausten nopeus määritettiin mittaamalla fluori-20-isotoopin beetahajoaminen Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratoriossa. Lisäksi tutkijat hyödynsivät teoreettisia ydinmallin mukaisia laskuja.
Rautaa voi päätyä myös merten pohjalle
Koska räjähdykset syöksevät ympäristöönsä paljon enemmän ainetta kuin luhistuminen neutronitähdeksi, tuloksella voi olla merkitystä myös alkuaineiden määrien kehittymiselle maailmankaikkeudessa.
Räjähdyksessä ympäristöön levinnyt materiaali sisältää paljon muun muassa titaani-50-, kromi-54- ja rauta-60-isotooppeja.
Lähellä tapahtunut keskikokoisen tähden räjähdys voisi siten selittää esimerkiksi havaitut poikkeavat titaani- ja kromi-isotooppien suhteet joissakin meteoriiteissa.
Myös syvien merien pohjasedimenttien rauta-60-isotooppi voi tutkijoiden mukaan olla peräisin räjähtäneestä tähdestä.
(Kuva Wladek Trzaska) Tutkijat Oliver Kirsebom (vas.), Maarit Hukkanen, Anu Kankainen, Cobus Swartz ja Wladek Trzaska Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratorion IGISOL-laitteiston äärellä.
