Kun jättiläistähdet ovat käyttäneet loppuun kaiken vetynsä ytimen fuusioprosessissa, ne romahtavat oman painonsa vaikutuksesta ja räjähtävät niin, että ne valaisevat koko galaksin.
Suurienergiaisia räjähdyksiä kutsutaan supernoviksi. Ne ovat tähden viimeinen kuolinkouristus, ennen kuin se muuttuu tiiviiksi neutronitähdeksi.
Jotkin kuolevat tähdet eivät kuitenkaan räjähdä, vaan ne suhisevat kuin suutareiksi jääneet ilotulitusraketit.
Tähtijärjestelmä CPD-29 2176 on kaksoistähti, joka koostuu neutronitähdestä ja niin kutsutusta sinisestä jättiläisestä, jonka kierros neutronitähden ympäri kestää 60 päivää.
Kun sininen jättiläistähti jonain päivänä romahtaa ja muuttuu neutronitähdeksi, tähdet törmäävät toisiinsa valtavassa räjähdyksessä, jonka kirkkaus on tuhat kertaa niin voimakas kuin tavallisen novan. Kysessä on kilonova, jossa syntyy kaikkein raskaimpia alkuaineita, kuten platinaa, kultaa ja lyijyä.
Ensimmäinen havainto
Vuonna 2017 astronomit havaitsivat ensimmäisen kerran kahden neutronitähden yhteentörmäyksen eli kilonovan. Nyt kyseessä oleva kaksoistähtijärjestelmä 11 400 valovuoden päässä on puolestaan ensimmäinen havaittu kaksoistähtijärjestelmä, joka päättää päivänsä kilonovana.
Atomi kasvaa sieppaamalla neutroneja
1. Kolari luo hehkuvan kaasupilven
Kun kaksi neutronitähteä törmää, suurin osa niiden aineesta sulautuu mustaksi aukoksi ja niiden ympärille syntyy kaikkiin suuntiin leviävä kuuma kaasupilvi.
2. Atomit sieppaavat vapaita neutroneja
Kaasupilvessä vilisee vapaita neutroneja (siniset pallot). Raudan ja muiden keskiraskaiden alkuaineiden atomit sieppaavat niitä kaasupilvessä pyöriessään.
3. Neutroni saa atomiytimen epävakaaksi
Kun vakaaseen atomiytimeen tulee ylimääräinen neutroni, se muuttuu epävakaaksi.
4. Neutroni muuttuu protoniksi
Atomiydin vakauttaa itsensä luovuttamalla elektronin. Silloin neutroni muuttuu protoniksi (punainen pallo) ja syntyy uusi raskaampi alkuaine.
5. Uusi neutroni käynnistää uuden muutoksen
Atomi sieppaa taas uuden neutronin, ja tapahtumaketju toistuu jälleen. Näin muodostuu kerta kerralta yhä raskaampia alkuaineita, kunnes on syntynyt uraaniatomi. Uraani on raskain lähes vakaa alkuaine.
”Tiedämme, että Linnunradassa on tähtiä vähintään 100 miljardia ja tähtien todennäköinen määrä on satoja miljardeja. Tämä omituinen kaksoistähtijärjestelmä on yksi kymmenestä miljardista järjestelmästä”, selittää yksi tutkijoista, André-Nicolas Chené lehdistötiedotteessa.
Tutkijat hämmästelivät eniten tapaa, jolla kaksoistähtijärjestelmän tähdet kiertävät toisiaan. Laskelmista nimittäin selvisi, että kaksoistähtijärjestelmän tähdillä on ”omituisen pyöreä rata”. Yleensä kaksoistähden tähdet kiertävät toisiaan elliptisellä radalla.
Taiteilijan näkemys CPD-29 2176 -kaksoistähtijärjestelmästä, jossa on sininen jättiläistähti ja pieni neutronitähti.
Omituinen rata johtuu tutkijoiden mukaan siitä, että nykyinen neutronitähti ei räjähtänyt normaaliin tapaan supernovana, vaan romahtaneen ytimen räjähdys oli suhteellisen heikko, joten se ei singonnut tähtiä normaalille elliptiselle radalle.
Astronomit ennustavat, että lopulta neutronitähdet ajautuvat kuolemanspiraaliin, joka päättyy kilonovaräjähdykseen. Vaikka tämä tapahtuma saattaa olla vasta miljoonien vuosien päässä tulevaisuudessa, tutkijat uskovat, että omituinen tähtijärjestelmä voi antaa uutta tietoa äärimmäisistä räjähdyksistä ja siitä, miksi ne syntyvät.
”Astronomit ovat pitkään pohtineet sitä, millaiset olosuhteet johtavat kilonovan muodostumiseen”, toteaa André-Nicolas Chené.
”Uudet tulokset osoittavat nyt, että kaksi neutronitähteä voi törmätä toisiinsa, kun toinen niistä ei ole syntynyt tavanomaisessa supernovaräjähdyksessä”, Chené selittää.