Lehdistötiedote

Kaksoisräjähdys: uudessa kuvassa näkyy kahden räjähdyksen tuhoaman tähden jäänteet

2. heinäkuuta 2025, Turku

Tähtitieteilijät ovat ensimmäistä kertaa saaneet visuaalisia todisteita siitä, että tähti on räjähtänyt kaksi kertaa. He ovat käyttäneet Euroopan eteläisen observatorion Very Large Telescope kaukoputkea (ESO:n VLT) ja tutkineet supernova SNR 0509-67.5:n vuosisatoja vanhoja jäänteitä. Tutkimuksessa on löydetty kuvioita, jotka vahvistavat, että tähti on kokenut kaksi räjähdysmäistä purkausta. Tänään julkaistu löytö esittelee maailmankaikkeuden tärkeimmät räjähdykset uudessa valossa.

Useimmat supernovat ovat massiivisten tähtien räjähdysmäisiä kuolemia, mutta melko vaatimattomasta kohteesta löytyy yksi poikkeus. Valkoiset kääpiöt ovat pieniä rauhallisia tähtien ytimiä, jotka jäävät jäljelle auringonkaltaisten tähtien polttaessa ydinpolttoaineensa loppuun. Ne voivat saada aikaa supernovan, jota tähtitieteilijät kutsuvat tyypin Ia-supernovaksi.

”Valkoisten kääpiöiden räjähdykset ovat tähtitieteessä hyvin tärkeitä ”, sanoo Priyam Das, Uuden Etelä-Walesin Canberran yliopiston tohtorikoulutettava, joka johti tänään Nature Astronomy -lehdessä julkaistua SNR 0509-67.5:tä koskevaa tutkimusta. Merkittävä osa tietämyksestämme maailmankaikkeuden laajenemisesta perustuu Ia-tyypin supernoviin, ja ne ovat myös planeettamme ensisijainen raudan lähde veremme rauta mukaan lukien. ”Niiden merkittävyydestä huolimatta emme tunne tarkasti laukaisevaa mekanismia niiden räjähdyksen taustalla”, hän lisää.

Kaikki tyypin Ia-supernovia selittävät mallit perustuvat tähtipariin, jonka osa valkoinen kääpiö on. Jos se kiertää tarpeeksi lähellä tähteä, se voi varastaa materiaa kumppaniltaan. Tyypin Ia-supernovien vakiintuneimmassa teoriassa valkoinen kääpiö kerää ainetta kumppaniltaan, kunnes se saavuttaa kriittisen massan, ja tapahtuu yksi räjähdys. Viimeaikaiset tutkimukset ovat kuitenkin viitanneet siihen, että ainakin jotkin tyypin Ia-supernovat voitaisiin paremmin selittää kaksoisräjähdyksellä, joka alkaa ennen kuin tähti saavuttaa kriittisen massan.

Tähtitieteilijät ovat nyt ottaneet kuvan, joka todistaa heidän ennustuksensa olleen oikea: ainakin jotkin tyypin Ia-supernovat räjähtävät sen sijaan ”kaksoisräjähdysprosessin” seurauksena. Tässä vaihtoehtoisessa mallissa valkoinen kääpiö muodostaa ympärilleen varastetusta heliumista kerroksen, joka voi muuttua epävakaaksi ja aktivoitua. Tämä ensimmäinen räjähdys synnyttää paineaallon, joka kulkee valkoisen kääpiön ympäri ja sisään laukaisten tähden ytimessä toisen räjähdyksen synnyttäen lopulta supernovan.

Tähän asti ei ole ollut selvää visuaalista näyttöä siitä, että valkoisessa kääpiössä olisi tapahtunut kaksoisräjähdys. Tähtitieteilijät ovat hiljattain ennustaneet, että tämä prosessi synnyttäisi supernovajäänteisiin erityisen kuvion tai sormenjäljen, joka näkyisi vielä kauan ensimmäisen räjähdyksen jälkeen. Tutkimusten mukaan tällaisen supernovan jäänteet sisältäisivät kaksi erillistä kalsiumkuorta.

Tähtitieteilijät ovat nyt löytäneet supernovajäänteistä tämän jäljen. Havaintoja johtanut Ivo Seitenzahl työskenteli tutkimusta tehdessään saksalaisessa Heidelbergin teoreettisessa tutkimuslaitoksessa, ja hän sanoo, että nämä tulokset ovat ”selkeä osoitus siitä, että valkoiset kääpiöt voivat räjähtää jo paljon ennen kuin ne saavuttavat kuuluisan Chandrasekharin massarajan, ja luonnossa todella esiintyy kaksoisräjähdysmekanismia”. Tutkimusyhmä pystyi havaitsemaan supernovajäännös SNR 0509-67.5:stä nämä kalsiumkerrokset (kuvassa sinisellä)  havaitsemalla kohdetta ESO:n VLT:n Multi Unit Spectroscopic Explorer, eli MUSE-instrumentilla. Tämä on vahva todiste siitä, että Ia-tyypin supernova voi ilmentyä ennen kuin valkoinen kääpiö saavuttaa kriittisen massan.

Tyypin Ia-supernovat ovat maailmankaikkeuden ymmärtämisen suhteen erittäin tärkeitä. Ne käyttäytyvät johdonmukaisesti, ja niiden kirkkaus on ennustettavissa riippumatta siitä, kuinka kaukana ne ovat, mikä auttaa tähtitieteilijöitä mittaamaan avaruudessa etäisyyksiä. Käyttämällä niitä kosmisena mittanauhana tähtitieteilijät ovat havainneet maailmankaikkeuden laajenevan kiihtyvästi. Tästä havainnosta myönnettiin fysiikan Nobel-palkinto vuonna 2011. Räjähdysmekanismien tutkiminen auttaa meitä ymmärtämään, miksi niiden kirkkaus on niin tarkasti ennustettavissa.

Dasilla on myös toinen motiivi räjähdysten tutkimiseksi. ”Tämä konkreettinen todiste kaksoisräjähdyksestä ei ainoastaan auta pitkäaikaisen mysteerin ratkaisussa, vaan tarjoaa myös visuaalisen spektaakkelin”, hän sanoo ja kuvailee supernovan aikaansaamaa ”kaunista kerroksellista rakennetta”. Hänestä ”tällaisen näyttävän kosmisen räjähdyksen sisäisen toiminnan selvittäminen on uskomattoman palkitsevaa”.

Lisätietoa

Tämä tutkimus on esitelty artikkelissa, joka on julkaistu Nature Astronomy -artikkelissa otsikolla “Calcium in a supernova remnant shows the fingerprint of a sub-Chandrasekhar mass explosion”.

Tutkimusryhmässä mukana ovat olleet: P. Das (University of New South Wales, Australia [UNSW] & Heidelberger Institut für Theoretische Studien, Heidelberg, Saksa [HITS]), I. R. Seitenzahl (HITS), A. J. Ruiter (UNSW & HITS & OzGrav: The ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery, Hawthorn, Australia & ARC Centre of Excellence for All-Sky Astrophysics in 3 Dimensions), F. K. Röpke (HITS & Institut für Theoretische Astrophysik, Heidelberg, Saksa & Astronomisches Recheninstitut, Heidelberg, Saksa), R. Pakmor (Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching, Saksa [MPA]), F. P. A. Vogt (Federal Office of Meteorology and Climatology – MeteoSwiss, Payerne, Sveitsi), C. E. Collins (The University of Dublin, Dublin, Irlanti & GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Darmstadt, Saksa), P. Ghavamian (Towson University, Towson, Yhdysvallat), S. A. Sim (Queen’s University Belfast, Belfast, Yhdistynyt kuningaskunta), B. J. Williams (X-ray Astrophysics Laboratory NASA/GSFC, Greenbelt, Yhdistynyt kuningaskunta), S. Taubenberger (MPA & Technical University Munich, Garching, Saksa), J. M. Laming (Naval Research Laboratory, Washington, Yhdysvallat), J. Suherli (University of Manitoba, Winnipeg, Kanada), R. Sutherland (Australian National University, Weston Creek, Australia), ja N. Rodríguez-Segovia (UNSW).

Euroopan eteläinen observatorio (ESO) tekee maailmankaikkeuden salaisuuksien tutkimisen mahdolliseksi kaikille tutkijoille ympäri maailman. Suunnittelemme, rakennamme ja operoimme huippuluokan maanpäälisiä observatorioita, joita tähtitieteilijät käyttävät jännittävien tutkimusongelmien ratkaisemiseen ja populääritähtitieteen edistämiseen. Me edistämme myös kansainvälistä yhteistyötä tähtitieteen alalla. ESO perustettiin hallitustenväliseksi järjestöksi vuonna 1962 ja nykyään ESO:ssa on mukana 16 jäsenvaltiota (Itävalta, Belgia, Tšekki, Tanska, Ranska, Suomi, Saksa, Irlanti, Italia, Alankomaat, Puola, Portugali, Espanja, Ruotsi, Sveitsi ja Yhdistynyt kuningaskunta) yhdessä Chilen isäntävaltion kanssa ja Australian kanssa strategisena kumppanina. ESO:n pääkonttori ja sen vierailijakeskus ja planetaario, ESO Supernova, sijaitsevat lähellä Müncheniä Saksassa. Chilen Atacaman aavikko on upea paikka, jossa on ainutlaatuiset olosuhteet tähtitaivaan tarkkailuun. Se on kaukoputkiemme sijoituspaikka. ESO:lla on kolme havaintopaikkaa: La Silla, Paranal ja Chajnantor. Paranalissa ESO operoi Very Large Telescope (VLT) kaukoputkea ja siihen liittyvää Very Large Telescope Interferometria sekä paikalla sijaitsevia taivaankartoitusteleskooppeja: infrapuna-alueella toimivaa VISTAa ja näkyvän valon alueella toimivaa VLT Survey Teleskooppia. Paranalissa ESO isännöi ja operoi myös Cherenkov Telescope Array South havaintolaitetta, joka on maailman suurin ja herkin gamma-alueella havaitseva observatorio. ESO operoi yhdessä kansainvälisten kumppaneiden kanssa APEX- ja ALMA-observatriota Chajnantorilla, jotka ovat kaksi millimetri- ja alimillimetrin alueella toimivaa havaintolaitetta. Rakennamme parhaillaan Paranalin lähelle Cerro Armazonesille "maailman suurinta silmää taivaalle”, ESO:n Erittäin suurta kaukoputkea (Extremely Large Telescope, ELT). Santiagossa, Chilessä sijaitsevista toimipisteistämme tuemme toimintaamme Chilessä ja olemme yhteydessä chileläisiin yhteistyökumppaneihin ja yhteiskuntaan.

Linkit

• Tutkimusartikkeli
• VLT:n kuvia
• Median edustaja: saadaksesi julkaisut ennen niiden virallista julkaisemista tilaa uutiskirje omalla kielelläsi.
• Tutkija, onko sinulla kerrottavaa? Pitchaa oma tutkimuksesi.
• ESO:n uusi analyysi varmistaa, että maailman pimein ja selkein taivas on vaarassa teollisuuden megahankkeen vuoksi

Yhteystiedot

Priyam Das
School of Science (Astrophysics), University of New South Wales at the Australian Defence Force Academy
Canberra, Australia
Sähköposti: priyam.das@unsw.edu.au

Ashley Ruiter
School of Science (Astrophysics), University of New South Wales at the Australian Defence Force Academy
Canberra, Australia
Sähköposti: ashley.ruiter@unsw.edu.au

Ivo Seitenzahl
Heidelberg Institute for Theoretical Studies
Heidelberg, Germany (currently in Canberra, Australia)
Sähköposti: ivoseitenzahl@gmail.com

Friedrich Röpke
Heidelberg Institute for Theoretical Studies
Heidelberg, Germany
Sähköposti: friedrich.roepke@h-its.org

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: press@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media