Linnunradan keskusta on nyt punnittu. Siellä voi olla musta aukko. Massaa on 2 600 000 Auringon verran.


TEKSTI:Leena Tähtinen

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Linnunradan keskusta on nyt punnittu. Siellä voi olla musta aukko.
Massaa on 2 600 000 Auringon verran.

Julkaistu Tiede-lehdessä

2/2001

Galaksimme keskustassa sijaitsee outo radiolähde, Sagittarius A*, jota on jo 30 vuotta arveltu mustaksi aukoksi. Uusien mittausten perusteella ollaan nyt ensi kertaa lähes varmoja siitä, että arvelu on osunut oikeaan. Samojen mittausten mukaan keskusaukko ei kuitenkaan käyttäydy aivan odotetusti.

Keskustan radiolähde on nimittäin yllättävän himmeä. Musta aukko toki olisikin näkymätön, mutta yleensä sitä ympäröivän kaasun pitäisi ennen aukkoon syöksymistään säteillä kirkkaasti kaikilla aallonpituuksilla.

Toisaalta, mikä muu kuin musta aukko selittäisi Linnunradan keskustassa olevan massakertymän, joka vastaa 2,6 miljoonaa Aurinkoa?

Aukkoehdokas löydettiin 1970-luvulla

Tavallisella optisella kaukoputkella Linnunradan keskustaa ei näy. Meidän ja 26 000 valovuoden päässä sijaitsevan keskustan välillä on niin paljon pölyä ja kaasua, että keskustasta lähtevästä valosta tihkuu tänne vain biljoonasosa.

Nykyisin keskustaa pystytään kuitenkin kartoittamaan, sillä lyhytaaltoinen gamma- ja röntgensäteily sekä pitkäaaltoinen infrapuna- ja radiosäteily tunkeutuvat kaasun ja pölyn läpi.

Vuonna 1971 Donald Lynden-Bell ja Martin Rees ehdottivat, että pölyn taakse kätkeytyisi jättiläismäinen musta aukko: samankaltainen kuin kvasaareissa mutta huomattavasti pienempi. He myös ennustivat aukon löytyvän radiokaukoputkilla.

Ensimmäinen suora havainto aukkoehdokkaasta saatiinkiin jo 1974. Paikalta löytyi radiosäteilyä lähettävä kohde, jolle annettiin nimi Sagittarius A*. Se vaikutti mustalta aukolta, koska

• sen radiosäteily on tietyntyyppistä, niin sanottua synkrotronista säteilyä


• se on hyvin tiivis, eli sen massa keskittyy pienelle alueelle


• se näyttää pysyvän paikallaan, mikä viittaa siihen, että sillä itsellään on suuri vetovoima, joka hallitsee paikallista liikettä.

Mutta säteily, joka muistuttaa mustan aukon liepeiltä tulevaa, ei vielä todista kappaletta aukoksi. Varsinaiseksi vakuudeksi on mitattava epäillyn massa ja koko. Aukkokriteerin täyttämiseksi tarvitaan riittävästi massaa riittävän pienellä alueella, niin sanotun Schwarzschildin säteen sisällä.

Kiertolaisten nopeus varmisti massan

Niinpä tutkijat ryhtyivät punnitsemaan Linnunradan keskusta. Työhön tartuttiin laskemalla aukkoehdokasta mahdollisimman lähellä kiertävien kaasujen ja tähtien nopeuksia. Kiertolaiset ovat nimittäin sitä nopeampia mitä suurempaa massaa ne kiertävät.

Käytännössä nopeuksia on kuitenkin vaikea määrittää. Parhaissakin tapauksissa tutkijoiden on ollut pakko tyytyä kahteen nopeuskomponenttiin, vaikka kolmiulotteisen liikkeen mittaamiseen tarvittaisiin kolme. Kaukoputkien erotuskyky ei myöskään ole niin hyvä, että kaikkein kiinnostavimpia kohteita eli aukkoehdokkaan lähimpiä kiertolaisia olisi voitu mitata.

Vielä pari kuukautta sitten mittauksista voitiin päätellä ainoastaan, että Linnunradan keskustassa on enintään 0,3 valovuoden suuruisella alueella massaa noin 2,6 miljoonan Auringon verran. Tämä ei riitä varmistamaan Sagittarius A*:ta mustaksi aukoksi, sillä 0,3 valovuoden kokoinen alue on kymmeniä tuhansia kertoja suurempi kuin mille tämänmassainen musta aukko asettuisi.

Riittävän lähelle ei vieläkään nähdä

Nyt Andrea Chezin ryhmä on varmistanut edellämainitun massa-arvion ja samalla pakannut aineen pienemmälle alueelle. Tuloksesta raportoi Nature-lehti.

Neljä vuotta Chez ja kollegat seurasivat Sagittarius A*:n lähitähtien liikettä mittaamalla infrapunavaloa maailman suurimmalla kaukoputkella, Havaijin Keck-teleskoopilla. Liikkeistä he laskivat vetovoiman aiheuttaman kiihtyvyyden. Tulos vahvistaa ensimmäistä kertaa, että keskustan massa tosiaan vastaa 2,6 miljoonaa Aurinkoa.

Nähdäkseen mahdollisimman lähelle oletettua aukkoa he kuvasivat erittäin lyhyillä valotusajoilla. Näin he välttivät ilmakehän pyörteilyjen aiheuttaman epätarkkuuden ja saivat kuvia, joissa vain 0,006 valovuoden välein olevat kohteet erottuvat toisistaan.

Tosin lähinkin heidän näin tarkkailemansa tähti on 0,015 valovuoden päässä Sagittarius A*:stä - aivan liian kaukana, sillä 2,6 miljoonan Auringon massan Schwarzschildin säde on vain 0,00000082 valovuotta.

Toisaalta kauempana olevien tähtien ja kaasun liike tukee ajatusta, jonka mukaan keskusmassa on keskittynyt mustaan aukkoon. Kiertolaisten nopeus nimittäin laskee etäisyyden mukaan täsmälleen siten kuin pistemäistä massaa kiertäessä tuleekin.

Mustaan aukkoon viittaa siis kaikki muu paitsi ympäristön säteilyn vähäisyys.

Onko aukko syömälakossa?

  niin paljon kaasua, että sen putoaminen oletetun kokoiseen mustaan aukkoon tuottaisi tuhansia kertoja enemmän säteilyä kuin nyt on havaittu. Siksi Sagittarius A*:n vaimeus vaatii selityksen.

Himmeys voisi johtua esimerkiksi siitä, ettei aukkoon jostakin syystä tätä nykyä ajaudu kaasua. Aikaisemmasta ajautumisesta saattaa kuitenkin näkyä jäännöksiä: esimerkiksi Linnunradan keskustasta poispäin syöksyvät kaasuvanat saattavat olla tällaisia. Ehkä lisää vastaavia jälkiä löytyy esimerkiksi Chandra-röntgensatelliitilla.

Niin kauan kuin säteilyn puutteelle ei ole kunnon selitystä, mustan aukon olemassaolo täytyy kyseenalaistaa. Mutta mitä muuta keskustassa voisi olla? Ehkä näkymättömiä tähtien jäännöksiä tai ruskeita kääpiöitä? Chezin ryhmän uusi tutkimus varmisti kuitenkin keskustan tiheyden niin suureksi, että ainakaan näkymättömät tähdet eivät tule kyseeseen.

Jäljelle jää vain hyvin eksoottisia selityksiä, kuten neutriinokasaumat. Neutriinopilven pitäisi olla 0,06 valovuoden kokoinen. Koska kaksi Chezin tarkkailemista tähdistä on tätä lähempänä, asia varmistunee muutaman vuosikymmenen kuluessa. Tässä ajassa tähdet ovat kiertäneet kokonaisen kierroksen keskustan ympäri, ja mahdollisten neutriinojen vaikutuksen pitäisi näkyä kiertoliikkeessä.

Leena Tähtinen on tähtitieteen dosentti, vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja. Tällä palstalla hän taustoittaa tähtitieteen uutistapahtumia.

Mustasta aukosta tuli galaksien vakiokalustoa

- 1918 Auringon ei enää oleteta olevan Linnunradan keskellä, ja Harlow Shapley määrittää keskustan todellisen sijainnin.


- 1950-luvulla keskustaan aletaan nähdä radio- ja infrapunakaukoputkilla.


- 1951 keskustasta löydetään radiolähde Sagittarius A. (Myöhemmin se erottuu kolmeksi erilliseksi radiosäteilijäksi, joista Sagittarius A* on nykyinen ehdokas mustaksi aukoksi.)


- 1969 mustien aukkojen olemassaolo hyväksytään selitykseksi kvasaarien säteilemälle valtavalle energiamäärälle.


- 1971 ehdotetaan, että Linnunradan keskustassa on musta aukko.


- 1980-luvulla aukkoehdokkaan suuruusarvioksi vakiintuu 2,5 miljoonaa Auringon massaa.


- 1990-luvulla aletaan uskoa, että jättiläismäiset mustat aukot kuuluvat kaikkien galaksien kehitykseen.

Suomalaiset täydentävät keskustan kuvaa

Helsingin yliopiston Juhani Huovelin ja Osmi Vilhu tutkivat Linnunradan keskustan liepeillä olevia kaksoistähtiä, joiden toinen komponentti on musta aukko tai neutronitähti.

Kaksoistähdet lähettävät röntgen- ja gammasäteilyä, joka johtuu aukkoon tai neutronitähteen putoavasta, parin toisesta osapuolesta imeytyvästä kaasusta. Samaa pitäisi tapahtua Linnunradan keskustassa - tietenkin valtavan paljon suuremmassa mittakaavassa - jos siellä on jättiläismäinen musta aukko. Siksi kaksoistähtien säteilyn tutkiminen voi auttaa ymmärtämään myös keskustan lähettämää säteilyä.

‘ http://‘


Lisää Linnunradan keskustasta:


www.star.ucl.ac.uk/~apod/apod/ap000705.html

Sisältö jatkuu mainoksen alla