uniVersI/O



Tiedeviikko 29/10

Uusi tähtien kokoluokka

R 136 tähtijoukon sijainti Suuressa Magellanin pilvessä lähtien Tarantellasumusta (vasen, näkyvän valon kuva) ja päätyen R 136 tähtijoukkoon (oikea). Credit: ESO/P. Crowther/C.J. Evans

Tähtitieteilijät ovat löytäneet maailmankaikkeudesta tähän mennessä kirkkaimmat ja massiivisimmat tähdet. Suurin niistä on jopa 265 kertaa massiivisempi ja kymmenen miljoonaa kertaa kirkkaampi kuin Aurinko. Wow! Erityisen merkittäväksi löydön tekee se, että kukaan ei uskonut maailmankaikkeudesta löytyvän yli 150 auringonmassaisia tähtiä perustuen tähtien massan jakaumaan tähtijoukoissa sekä teorioihin tähtien rakenteesta. Tähden pitää koossa sen keskustan ydinfuusioiden säteilypaineen sekä tähden vetovoiman välinen tasapaino. Yli 150 massaisten tähtien on arveltu omaavan liian suuren säteilypaineen, jota tähden gravitaatio ei pysty enää kompensoimaan. Tutkijat löysivät jättiläistähdet ESO:n VLT -teleskoopilla havaitessaan kahta tähtijoukkoa NGC 3603 ja RMC 136a. RMC 136a sijaitsee 165 000 valovuoden päässä Suuressa Magellanin Pilvessä, ja tutkijat löysivät sen noin 100 000 tähden joukosta neljä yli 150 auringonmassaista tähteä. Yksi niistä, nimeltään R136a1, on juuri yllä mainittu kaikista massiivisin ja kirkkain tähän mennessä havaituista tähdistä. Koska massiiviset tähdet syntyvät raskaina ja elämänkaarensa aikana menettävät huomattavia määriä ainetta tähtituulien avulla, on R136a1 ollut syntyessään vieläkin raskaampi, tutkijoiden mukaan noin 320 auringonmassainen jättiläinen. Kuinka se on päätynyt niinkin suureksi on vielä tutkijoille suuri mysteeri. Yli 150 auringonmassaiset tähdet tuovat myös uuden päätöspisteen tähtien evoluutiolle: ei mitään. Yleensä kulutettuaan polttoaineensa loppuun tähti päätyy joko valkoiseksi kääpiöksi, neutronitähdeksi tai mustaksi aukoksi. Mutta nk. pair-instability supernova -teorian mukaan yli 150 auringonmassaisten, elämänsä loppuvaiheessa olevien tähtien säteily on niiden keskustassa niin intensiivistä, että fotonit muuttuvat spontaanisti elektroni-positroni pareiksi aiheuttaen supernovan, josta ei jää jäljelle yhtään mitään.

Tähtien kokoluokat pienimmästä (punaiset kääpiöt) suurinpaan (R136a1). Credit: ESO/M. Kornmesser

ESO:n lehdistötiedote

Kvanttimekaniikka selvisi kolmoisrakokeesta

Yksi kuuluisimpia kvanttimekaniikan outouksia esittelevistä kokeista on kaksoisrakokoe. Siinä läpinäkymätöntä kappaletta sisältäen kaksi pientä rakoa valaistaan, jonka seurauksena valon fotonit interferoivat keskenään kulkiessaan rakojen läpi luoden aaltomaisen kuvion kappaleen toisella puolella koostuen kirkkaammista huipuista ja himmeämmistä laaksoista vastaten kohtia, joissa fotonien aallonpituudet interferoivat konstruktiivisesti tai destruktiivisesti. Okei, sama ilmiö esiintyy esimerkiksi vedellä, no big deal, mutta entäs jos sama koe toistetaan siten, että lähetetään fotoneita yksi kerrallaan kohti kaksoisrakoa? Tulokseksi saamme täsmälleen saman interferenssikuvion. Kulkiessaan kaksoisraon läpi, fotoni itseasiassa kulkee sen läpi todennäköisyysaaltona, ja nämä todennäköisyydet, eli missä fotoni todennäköisesti sijaitsee, interferoivat keskenään rakojen toisella puolen. Nyt alkaa kuulostaa kvanttimekaniikalta. Sama koe voidaan toistaa myös aineella, esimerkiksi elektroneilla, joka intuitiivisesti on ”kiinteää” ainetta, mutta kohdatessaan kaksoisraon sekin käyttäytyy todennäköisyysaaltona. Mitä sitten tapahtuu jos rakoja onkin enemmän kuin kaksi? Uuden tutkimuksen mukaan, jossa testattiin miten fotonit käyttäytyvät kohdatessaan kahden raon sijasta kolme, vastaus on jokseensakin tylsä: ei mitään. Kokeessa tuloksena syntynyt interferenssikuvio pystyttiin selittämään sekoituksena monesta eri kaksoisrakointerferenssistä. Tutkimus on kuitenkin merkittävä siinä suhteessa, että se vahvistaa nk. Bornin lain (1% virhemarginaalilla) eli yhden kvanttimekaniikan aksiooman, jonka mukaan kvanttimekaanista interferenssiä voi tapahtua vain kahden todennäköisyyden välillä. Teoreettisten fysiikkojen graalin malja on yhdistää kvanttimekaniikka sekä yleinen suhteellisuusteoria, ja lähtökohtana yhdistymiselle on haettu jommankumman teorian yleistystä niin, että se sisältäisi molemmat teoriat. Kvanttimekaniikan yleistys vaatisi Bornin lain rikkomista ja kokeellisesti se ei näyttäisi olevan mahdollista.

Science-lehdessä julkaistu tieteellinen artikkeli

Kvasaari gravitaatiolinssinä

Credit: Courbin, Meylan, Djorgovski, et al., EPFL/Caltech/WMKO

Gravitaatiolinssi on suhteellisuusteorian ennustama ilmiö, joka toimii tähtitieteilijöiden iloksi maailman suurimpana teleskooppina. Siinä taustalla olevan kohteen valo taipuu edustalla sijaitsevan massiivisen kohteen gravitaation ansiosta muodostaen useamman suurentuneen kuvan taustakohteesta. Gravitaatiolinssi on erityisesti kätevä kun tutkitaan erittäin kaukaisia kvasaareja, joiden valo taipuu läheisempien galaksien painovoiman avustuksella. Tutkijat ovat kuitenkin löytäneet nyt ensimmäisen kvasaarin, joka toimii gravitaatiolinssinä kaukaisemmalle galaksille. Kvasaari SDSS J0013+1523 sijaitsee 1.6 miljardin valovuoden päässä ja sen ympäriltä havaittiin kaksi vääristynyttä kuvaa galaksista, joka sijaitsee 5.9 miljardin valovuoden päässä kvasaarin takana. Koska kvasaarin keskustan supermassiivinen musta aukko voi kirkkaudellaan peittää koko sen kotigalaksin kaikkien tähtien yhteenlasketun valon on itse kotigalaksin tutkiminen erittäin vaikeaa. Kyseessä olevan tutkimuksen ansiosta kvasaarin kotigalaksin massa kuitenkin pystyttiin laskemaan hyvinkin tarkasti perustuen juuri gravitaatiolinssi-ilmiöön.

Tieteellinen artikkeli (arXiv)

Viikon video: Kaikki räjäytetyt atomipommit 1945-1998

2053. Ei järjen hiventäkään.

[blip.tv ?posts_id=1671472&dest=-1]

Mainokset

Trackbacks & Pingbacks

  1. Tiedeviikko 2010 Top 10 « uniVersI/O pingbacked : 6 years, 10 months ago

Kommentit



Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggers like this: