Neutriinot supernovassa
Tähden luhistuminen
Suurin tunnettu luonnonilmiö on tähden räjähtäminen supernovana. Kun raskas tähti on polttanut energiavaransa loppuun, se luhistuu oman painonsa alla, mistä vapautuu valtavasti energiaa. Tähden luhistumisen aikana syntyy paljon neutriinoja, jotka kuljettavat lähes kaiken vapautuneen energian ulos tähdestä muutaman sekunnin aikana. Supernova on ainoa tunnettu luonnonilmiö, jossa heikoilla vuorovaikutuksilla on välittömiä makroskooppisia vaikutuksia.Räjähdys
Viime aikoina supernovan teoria on kehittynyt huimasti, mutta toistaiseksi ei ole ratkaistu mekanismia, jolla tähti räjähtää. Nykyään yhä useammat astrofyysikot uskovat, että pakenevat neutriinot sinkoavat tähden ulkokerrokset ulos avaruuteen. Kenties oskillaatiot eri neutriinolajien välillä vaikuttavat räjähdyksen voimakkuuteen.Raskaiden alkuaineiden synty
Useimpien rautaa raskaampien alkuaineiden uskotaan syntyneen supernovaräjähdyksessä. Tähden luhistuttua rautakuori on hyvin kuuma ja tiheä, ja sokkiaalto tuottaa runsaasti vapaita neutroneja. Nopea neutronisieppaus mahdollistaa raskaiden nuklidien (ydinten) tuoton ohi beta-tasapainokynnysten. Ydinsynteesin onnistuminen riippuu neutronien osuudesta: jos neutroneja on vähemmän kuin protoneja, niin raskaiden ydinten synteesi on mahdotonta.Neutroni-protoni-suhde riippuu melkein kokonaan neutriinosäteilystä. Pienikin muutos neutriinosäteilyn spektrissä voi vaikuttaa suuresti nukleosynteesiin. Vaatimus nukleosynteesin onnistumisesta rajoittaa oleellisesti neutriinojen ominaisuuksia. Nämä rajoitukset ovat osin ristiriidassa muiden havaintojen kansssa. On mahdollista, että tämä ristiriita voidaan ratkaista uusien neutriinojen avulla.
Supernova 1987A
Helmikuussa 1987 nähtiin lähellä Linnunrataa sijaitsevassa Suuressa Magalhaesin pilvessä supernova, jolle annettiin nimeksi SN1987A. Samanaikaisesti havaittiin useissa maassa sijaitsevissa tutkimuslaitoksissa neutriinopulssi, jonka uskotaan syntyneen juuri tuossa supernovassa. Tämä oli ensimmäinen kerta ihmiskunnan historiassa, kun tutkijat havaitsivat aurinkokunnan ulkopuolelta tulevia neutriinoja. Vaikka havaittujen neutriinojen määrä oli vähäinen, niin ne antoivat äärimmäisen arvokasta tietoa supernovan kehityksestä. Erityisesti ne antavat mahdollisuuden testata useita ei-standardeja teorioita vertaamalla teorian ennustamaa neutriinosäteilyä havaintoihin. Monia näistä malleista ei muuten pystyttäisi mitenkään kokeellisesti tutkimaan.Linnunradan supernova ?
Arvioden mukaan supernovia esiintyy Linnunradassa 1-10 kertaa sadassa vuodessa. Linnunradan supernova tuottaisi paljon parempia havaintoja, varsinkin jos kohde onnistutaan tunnistamaan. Parhaillaan on valmistumassa uusia mittalaitteita, jotka voivat havaita neutriinopulssin huomattavasti tarkemmin kuin edelliset. On arvioitu, etta Linnunradassa luhistuva supernova aiheuttaisi useita tuhansia signaaleja mittalaitteisiin.Linnunradan supernova antaisi mahdollisuuden tutkia niin neutriinojen ominaisuuksia kuin supernovan dynamiikkaakin aikaisempaa paljon suuremmalla tarkkuudella. Suuri statistiikka mahdollistaisi niin neutriinojen energiaspektrin kuin aikariippuvuudenkin tutkimisen, samoin kuin eri neutriinotyyppien osuuksien arvioimisen. Sellaisessa tapauksessa saataisiin jo varsin luotettavia arvioita neutriinojen massoista, sekoituksista ja stabiilisuudesta, samoin kuin aineen tilasta supernovan sisuksissa.
Aurinko ei voi luhistua supernovaksi, se on siihen aivan liian pieni. Auringon lähellä ei myöskään ole riittävän suurta tähteä joka voisi räjähtää.
Neutriinot ja dinosaurukset
Talvella joku esitti " arvostetussa tieteellisessä aikakauslehdessä ", että neutriinosäteily olisi tappanut dinosaurukset sukupuuttoon. Väite oli täysin väärä. Neutriinot eivät voi aiheuttaa vahinkoa sen enempää dinosauruksille kuin muillekaan maapallolla eläville otuksille.Teoriassa voimakas neutriinosäteily voisi tappaa luhistuvan tähden lähellä lentelevät avaruuslentäjät, mutta he kuolisivat joka tapauksessa sokkiaaltoon tai tavallisempaan säteilyyn.
Lisätietoja
Neutriinojen tietosivu (englanniksi): numerotietoja neutriinojen ominaisuuksista, mm. uusia ilmaisimia supernovan neutriinoille.
Juha Peltoniemi