Kvasaari OJ 287 on Tuorlan observatoriossa tuttu ja rakas kuin vanha kotieläin vaikka onkin 3,5 miljardin valovuoden päässä. Vuosikausien "rapsuttelu" on tuottanut tieteellisiä voittoja. Nyt odotetaan innokkaasti, käykö se itsensä Einsteinin kimppuun.


vanha kotieläin vaikka onkin 3,5 miljardin valovuoden päässä.
Vuosikausien "rapsuttelu" on tuottanut tieteellisiä voittoja.
Nyt odotetaan innokkaasti, käykö se itsensä Einsteinin kimppuun.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Sisältö jatkuu mainoksen alla


Luotaimet lähettävät äimistyttäviä lähikuvia aurinkokunnasta. Marsin maisemat kiehtovat tuttuudellaan ja Saturnuksen renkaat mielikuvituksellisuudellaan. Avaruuskaukoputket kuvaavat supernovina räjähtäneiden tähtien komeita jäännöksiä, ja kaukaisimmissa otoksissa näkyy upeita galakseja, joiden tähdet loistavat jos jonkinlaisissa asetelmissa.

Tästä huolimatta Turun yliopiston Tuorlan observatorion tutkijoiden kestosuosikki on kvasaari OJ 287, joka näyttää suurellakin kaukoputkella katsottuna pelkältä pisteeltä. He ovat innokkaasti seuranneet sen kirkkautta jo vuodesta 1980.

OJ 287:n edesottamukset ovat jopa kahvipöydän suosikkipuheenaihe. Tulokkaatkin oppivat tuota pikaa tuntemaan sen. Se on kuin kissa, joka hyörii jokaisen jaloissa.

Nyt tiedämme, että se on itse asiassa eksoottisempi kuin komeina hehkuvat taivaankappaleet. Se näet koostuu kahdesta jättiläismäisestä mustasta aukosta. Lisäksi professori Mauri Valtonen paljasti tammikuussa  Yhdysvaltain tähtitieteen seuran vuosikokouksessa, että OJ 287:n avulla voidaan ensimmäistä kertaa testata Einsteinin suhteellisuusteoriaa todella voimakkaassa vetovoimakentässä.


1981 Piste sykki kummasti

Ensimmäisen kerran OJ 287 - tuttavallisesti OJ - ilmestyi kahvipöytään 1981. Silloin meitä oli vain puolisen tusinaa. Itse toimin tuolloin Tuorlassa tutkimusapulaisena.

Observatorion uusi professori Mauri Valtonen oli aloittanut yhdessä professori Seppo Urpon kanssa kvasaarien monitoroinnin Teknillisen korkeakoulun Metsähovin radiotutkimusasemalla. Havainnot viittasivat siihen, että OJ:n kirkkaus muuttui 15,7 minuutin jaksossa.

Tämä oli äimistyttävää, koska OJ on kvasaari. Mikä tarkoittaa, että se on galaksin keskellä oleva jättiläismäinen musta aukko.




Mustien aukkojen pari. Isomman aukon massa on 18 000 miljoonaa ja pienemmän 100 miljoonaa Auringon massaa. Pari lymyilee galaksin keskustassa. Noin 10 000 vuoden kuluttua aukot törmäävät toisiinsa.
OJ:n kirkkaus vaihtelee epäsäännöllisesti minuuttien, tuntien, päivien ja vuosien aikaskaaloissa. Kyse on ilmeisesti ilmiöistä, jotka tapahtuvat suuremmasta mustasta aukosta lähtevissä suihkuissa. Yksityiskohtia ei tunneta.
Kvasaari kirkastuu roimasti noin 12 vuoden välein; epätäsmällisyydet kirkastumisessa johtuvat pienemmän aukon radan prekessiosta.

Näin se käyttäytyy


Noin 12 vuoden välein toistuvat kirkastumiset johtuvat siitä, että pieni musta aukko lävistää suuren aukon kertymäkiekon kahdesti.


Pienen aukon rata kiertyy joka kierroksella 39 astetta. 


Radan kiertymisen takia lävistyskohta lähenee aukkoa  toisella puolella ja loittonee toisella. Tilanne muuttuu vastakkaiseksi, kun lävistyskohta on saavuttanut tietyn minimietäisyyden suuresta aukosta.







1983 Kirkastui äkkiä rajustui

Sitten OJ kirkastui epätavallisen rajusti. - Vuoden 1983 purkaus innosti jatkamaan. Ilman sitä OJ:n seuranta olisi ehkä jäänyt muille observatorioille, dosentti Aimo Sillanpää muistelee.

Jokaisen kirkkaan yön jälkeen Sillanpää toitotti kovaan ääneen OJ:n kuulumisia. Hän hoiti näet Valtosen Tuorlassa aloittamaa kvasaarien optista tarkkailua.

OJ on sikäli erikoinen, että siitä on havaintoja peräti vuodesta 1893 lähtien, vaikka kvasaarit keksittiin vasta 70 vuotta myöhemmin. Ennätyksellisen pitkän tietosarjan selittää se, että OJ sijaitsee samassa suunnassa kuin aurinkokuntamme planeettojen ratatasot. Siksi se löytyy muun muassa niistä vanhoista turkulaisista valokuvista, joista etsittiin asteroideja viime vuosisadan alussa.

Historiallisista mittauksista Sillanpää huomasi, että OJ:n rajut kirkastumiset tapahtuvat noin 12 vuoden välein. Minkään muun kvasaarin säteilyssä ei ollut havaittu tällaista jaksollisuutta.


1994 Kirkastui odotettuun aikaan

Sillanpää työtovereineen selitti jaksollisuuden johtuvan siitä, että mustalla aukolla oli kumppaninaan toinen aukko. Mitätön valopilkku muuttuikin kahdeksi jättiläiseksi.

OJ kirkastuisi, kun pienempi aukko tulisi lähelle suurempaa aukkoa ympäröivää ainekiekkoa ja nakkaisi vetovoimallaan kiekosta ekstra-annoksen ainetta suuren aukon kitaan. Näillä perustein laskettiin, koska OJ leimahtaisi seuraavan kerran.

Ennustus toteutui 1994 kolmen viikon tarkkuudella. Tämä oli ensimmäinen kerta, kun kukaan missään oli pystynyt ajoittamaan ilmiön, joka ei ole tuttu Linnunradasta.

Vuoden 1994 purkausta seurasi kuitenkin pian toinen, jota Sillanpään malli ei ennustanut. Tuolloin tiedettiin niin ikään, että kirkastumiset toistuvat epätäsmällisesti. Niinpä OJ:n käyttäytymistä selittäviä malleja hiottiin ympäri maailmaa ja niitä vertailtiin kahvihuoneessa, joka nyt sijaitsi Tuorlan uudisrakennuksessa.


2005 Vielä pientä hiomista

Dosentti Harry Lehdon ja Mauri Valtosen kehittämässä mallissa pienempi mustista aukoista päätyy säännöllisesti lävistämään suuremman aukon ainekiekon ensin toiselta ja sitten vastakkaiselta puolelta. Kumpaakin sukellusta kiekkoon seuraa kirkastuminen. Näin selittyvät toisiaan seuraavat huiput. 

Jaksojen epätäsmällisyys puolestaan aiheutuu siitä, että pienemmän aukon soikean radan suunta muuttuu suhteellisuusteoreettisen prekession takia. Sama ilmiö kääntää Merkuriuksen rataa. - Oli yllättävää, että selitys oli näin yksinkertainen, Valtonen toteaa.

Valtosen viimeistelemän mallin perusteella ennustettiin, että seuraavat kaksi kirkastumista tapahtuvat marraskuussa 2005 ja syyskuussa 2007.

Vuoden 2005 kirkkaushuipun jälkeen malliin lisättiin vielä suhteellisuusteoreettisen gravitaatiosäteilyn vaikutus. Sen vuoksi mustien aukkojen pari menettää energiaansa ja kumppanukset lähenevät toisiaan.
Ja siinä se oli: tähtitieteellisen päättelyn riemuvoitto.


2007 Ennuste meni nappiin

Kun OJ syyskuussa 2007 kirkastui, ajankohdan ennuste toteutui 16 tunnin tarkkuudella!

- Olemme lähes samalla tasolla kuin aurinkokunnan ilmiöiden ennustamisessa. Olihan Halleyn komeettakin 6 tuntia myöhässä, Valtonen hymyilee.

OJ:n seuranta ei kuitenkaan ole ohi. Päinvastoin, nyt sitä on havainnoitava entistä tiiviimmin.

Kun jaksottaiset kirkastumiset ajoitetaan tarkasti, päästään nimittäin testaamaan suhteellisuusteoriaa 18 miljardin Auringon massaisen mustan aukon valtavassa vetovoimassa; riippuuhan kirkastumisen ajankohta Valtosen mallissa suhteellisuusteoreettisista tekijöistä. Esimerkiksi vuoden 2007 kirkastumishetki muuttuu laskelmissa kolmella viikolla sen mukaan, otetaanko gravitaatiosäteily huomioon vai ei.

Näiden leimahdusten ajoitus ei ole helppoa. Kun suuresta mustasta aukosta lähtevä säteily muuttuu muutenkin, miten voi tietää varmasti,  johtuuko OJ:n kirkastuminen pienemmästä aukosta?

Onneksi aukkokumppanin aiheuttama kirkastuminen tuottaa  polaroitumatonta valoa. Vuoden 2007 purkaus oli ensimmäinen, joka tunnistettiin polarisaatiomittauksin.

Nyt kahvitauolla puhutaan siis kirkkauden lisäksi polarisaatiosta - usein jopa yli 20 hengen voimalla. Puheenaihe saa varman lopun vasta 10 000 vuoden kuluttua, kun OJ:n mustat aukot törmäävät toisiinsa.


Leena Tähtinen on tähtitieteen dosentti, vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Sisältö jatkuu mainoksen alla