Röntgenmittauksista uutta tietoa neutronitähtien sisäosista
Varkautelaislähtöinen Tuomo Salmi väitteli filosofian tohtoriksi tähtitieteestä Turun yliopistossa. Väitöstutkimuksessa selvitettiin, kuinka röntgenhavaintojen avulla saadaan lisää tietoa neutronitähden sisäosien erittäin tiheästä aineesta.
Varkaudessa kasvanut ja Varkauden lukiosta 2011 ylioppilaaksi kirjoittanut Tuomo Salmi piti väitöstilaisuutensa poikkeusolojen vuoksi etäyhteyksiä hyödyntäen viime perjantaina 11.12. Viisi vuotta maisteriksi ja neljä vuotta tohtoriksi opiskellut Salmi kertoo opintojen olleen erittäin mielenkiintoinen kokemus. Alkuinnostuksensa tähtitieteeseen Salmi sai liityttyään mukaan Warkauden Kassiopeian harrastustoimintaan ja havaitessaan taivasta Härkämäen tähtitornilla.
– Varmasti tutkijaksi opiskeleminen on ollut erilaista kuin mitä on etukäteen ajatellut. Mutta samat perimmäiset kysymykset tähtitaivaassa edelleen kiinnostavat, Salmi pohtii.
Väitöskirjassaan Salmi tutki neutronitähtiä, jotka ovat maailmankaikkeuden tiheimpiä kohteita, joita voidaan suoraan havaita. Ne syntyvät, kun elinkaarensa lopussa oleva massiivinen tähti räjähtää supernovana ja jättää jälkeensä vain erittäin tiheäksi luhistuneen ytimensä. Tämänkaltaista kylmää ja tiheää ainetta ei toistaiseksi ole kyetty luomaan maanpäällisissä laboratorioissa. Sen ominaisuuksia voidaan kuitenkin tutkia havaitsemalla tähdestä tulevaa säteilyä.
– Väitöstutkimuksessa kehitimme menetelmää, jonka avulla neutronitähden massa ja säde, eli koko, saadaan mitattua mallintamalla röntgenpulsseja. Massalla ja säteellä on myös suora yhteys tähden sisäosia kuvaavaan tilanyhtälöön, Salmi kertoo.
Uutta tutkimuksessa oli erityisesti aiempaa tarkempi kuvaus säteilyn siroamiselle neutronitähden ilmakehässä, mikä vaikuttaa merkittävästi havaittuihin pulsseihin.
– On erityisen kiinnostavaa selvittää, miten uusi mallimme vaikuttaa tuoreisiin NASAn NICER-instrumentin tuloksiin, joissa neutronitähden säteeksi mitattiin 13 kilometriä, Salmi sanoo.
NICER on parivuotta sitten kansainväliselle avaruusasemalle asennettu röntgenkaukoputki, jonka päätehtävä on saada lisää tietoa neutronitähtien tiheästä aineesta. Yksi tärkeimmistä havaintoja analysoivista tutkimusryhmistä toimii Amsterdamin yliopistossa, jossa myös Salmi on jatkamassa töitä postdoc-tutkijana.
Osana väitöskirjaa Salmi tutki myös, kuinka vuonna 2021 laukaistuksi aiotulla NASAn IXPE-röntgenpolarisaatiosatelliitilla saadaan lisää tietoa neutronitähden geometriasta ja siten myös massasta ja säteestä.
– Röntgenpolarisaatio on astrofysiikan uusi ikkuna, jota ei aiemmin ole hyödynnetty. Uudet havaintolaitteet ja mittaukset takaavat sen, että uutta tutkittavaa riittää, Salmi tiivistää.
Tulevat tapahtumat