Kvasaareja on pian tutkittu puoli vuosisataa. Vaikka havaintotekniikat ovat kehittyneet huimasti, astronomeille riittää salapoliisin hommia.


Vaikka havaintotekniikat ovat kehittyneet huimasti,
astronomeille riittää salapoliisin hommia.




Ensin astronomit löysivät taivaalta pistemäisiä kohteita, jotka loistivat yhtä kirkkaasti kuin kokonaiset galaksit. Sitten he kaivoivat montun. Totta! Salaperäisten säteilylähteiden tutkinta alkoi lapiotöillä.

Monttu tarvittiin, jotta Australian Parkesiin juuri valmistuneen hulppean radiokaukoputken antenni saatiin tarpeeksi alas. Kahden miljoonan dollarin lautanen haluttiin alas senkin uhalla, että se hajoaisi. Niin intohimoisesti tähtitieteilijät tahtoivat vuonna 1962 selvittää matalalla taivaanrannassa näkyvän voimakkaan radiosäteilijän, 3C273:n paikan.

Paikka tarvittiin, sillä tutkijat halusivat suunnata säteilijään optisen kaukoputken ja nähdä, millainen taivaankappale se on.

3C273 osoittautui himmeäksi tähden näköiseksi kohteeksi. Se ei kuitenkaan täyttänyt tähden tuntomerkkejä, eikä se ollut galaksikaan. Niin siitä tuli ensimmäinen kvasaari, kummajainen, jonka spektrissä oli outoja viivoja. Niiden oletettiin kielivän, että kvasaarit koostuvat toistaiseksi tuntemattomasta aineesta.


Punasiirtymä sijoittaa kauas

Pian opittiin, että kvasaarien kirkkaus vaihtelee nopeasti. Tästä pääteltiin, että ne ovat itse asiassa aika pieniä kohteita, samaa kokoluokkaa kuin aurinkokuntamme.

Nyt tutkijoilla oli jo kaksi kvasaarimysteeriä: mitä ainetta ne ovat ja miten ihmeessä ne tuottavat yhtä paljon säteilyä kuin kokonaiset galaksit?

Hollantilainen Maarten Schmidt, joka oli juuri valmistunut tohtoriksi ja muuttanut Yhdysvaltoihin töihin, ratkaisi ensimmäisen mysteerin 5. helmikuuta 1963. Hän nimittäin näki jotain, jota kukaan ei vielä ollut huomannut.

3C273:n spektriviivat näyttivät oudoilta, koska ne olivat siirtyneet ennenkuulumattoman paljon punaiseen aallonpituuteen päin. Suuri punasiirtymä merkitsi, että 3C273 oli noin kolmen miljardin valovuoden päässä täältä.

Kvasaarit eivät siis olleet tuntematonta ainetta, mutta ne olivat äimistyttävän kaukana, kauempana kuin mitkään muut tunnetut säteilyn lähteet. Energiantuottoon liittyvä ongelma syveni: mistä maailmankaikkeuden äärissä sijaitseva pieni kohde sai niin paljon energiaa, että säteily näkyi kirkkaasti tänne asti?


Musta aukko ratkaisee

Aprikointi päättyi, kun avuksi otettiin jättiläismäiset mustat aukot. Nykykäsityksen mukaan kvasaarit ovat kaukaisia galakseja, joiden keskellä jyllää jopa miljardeja kertoja Aurinkoa massiivisempi musta aukko. Kun aukkoon kiertyy ympäröivästä galaksista ainetta, kitka kuumentaa sitä niin, että se muuttuu säteilyksi.

Kysyn kvasaareihin erikoistuneelta Merja Tornikoskelta, Teknillisen korkeakoulun Metsähovin radiotutkimusaseman johtajalta, onko mahdollista, että olemme ymmärtäneet kvasaarit väärin.

- Se on hyvin epätodennäköistä, sillä jättiläismäinen musta aukko selittää tehokkaan energiantuotannon lisäksi monta muuta havaintoa, esimerkiksi nopeat kirkkauden vaihtelut ja miljoonien valovuosien päähän ulottuvat plasmasuihkut.

Tornikoski korostaa kuitenkin, että jos joku onnistuu kehittämään mallin, joka selittää kaikki olemassa olevat havainnot nykyistä paremmin, se otetaan tietysti vakavasti.


Monta vastausta puuttuu

Näperteleekö kvasaaritutkija nyt siis pelkkien yksityiskohtien parissa? Eikö olisi ollut huomattavasti hauskempaa tutkia kvasaareita 1960-luvulla?

- Olisihan tavallaan hienoa aloittaa aivan uudenlaisen kohteen tutkiminen. On varmasti ollut todella jännittävää tajuta, että ensimmäisten havaintojen tähden kaltaiset kohteet olivatkin kaukaisia galaksin ytimiä, Tornikoski toteaa - mutta näpertelijää emme hänestä saa.

- Nykypolven kvasaaritutkijakaan ei keskity yksityiskohtiin. Paljon oleellisia asioita on edelleen selvittämättä, Tornikoski valistaa.

Akatemiatutkija Anne Lähteenmäki, joka niin ikään työskentelee Metsähovissa, on samaa mieltä.

- Muun muassa kvasaarien tarkka rakenne, tarkat energiantuotannon mekanismit, plasmasuihkujen energianlähde ja niiden koostumus,  säteilyn synty kvasaarin eri osissa... Kaikki ovat yhä vailla selitystä, tutkijat luettelevat.

- Ja miksi vain osa galakseista on kvasaarien lailla aktiivisia? Ja onko joidenkin kvasaarien takana peräti kaksi toisiaan kiertävää mustaa aukkoa?


Planckista vetoapua

Kvasaareihin liittyvät kysymykset eivät todennäköisesti ratkea käden käänteessä. Kaukaisina kohteina kvasaarit ovat erittäin vaikeita tutkittavia. Työ vaatii parasta mahdollista tekniikkaa ja huipputarkkoja menetelmiä.

Tornikoski ja Lähteenmäki kertovat, että Metsähovissa tutkitaan erityisesti kvasaarien nopeita kirkkauden muutoksia. Ne auttavat ymmärtämään kvasaarien säteilymekanismeja ja rakennetta.

Tornikosken unelma on kehittää malli, joka selittäisi kauniin yksinkertaisesti kaikenlaisten kvasaareiden säteilyn kaikilla aallonpituusalueilla.

Lähteenmäen unelma on konkreettisempi: - Toivon, että Planck saadaan turvallisesti radalleen.

Hän tarkoittaa ensi vuonna avaruuteen lähetettävää Euroopan avaruusjärjestön Esan satelliittia, joka mittaa kosmista taustasäteilyä ennennäkemättömän tarkasti. Samalla se kerää uusia tietoja radiosäteilijöistä, kuten kvasaareista. Juuri niitä Metsähovissa odotetaan.



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


Kvasaareissa enemmän kysymyksiä kuin vastauksia



















  havainto/hypoteesi ongelma/oivallus
1960-luku Nopeat kirkkauden vaihtelut viittaavat pieneen kokoon.
Spektriviivat ovat oudoissa paikoissa.
Punasiirtymä kasvattaa etäisyydet kosmologisiksi.
Mustia aukkoja ehdotetaan energianlähteeksi.
Miten suuri energia syntyy?
Mitä ainetta ne ovat?
Miten valtava energia syntyy?
Onko kaukaisten galaksien keskustassa musta aukko?

Kvasaarien kirkkaus vaihtelee kaikissa aikaskaaloissa, päivistä vuosiin.
Kvasaarien keskeltä lähtee miljoonien valovuosien pituisia suihkuja.
Kvasaari OJ287:n kirkkaus vaihtelee jaksoissa.
Mikä aiheuttaa vaihtelun? Onko siinä säännöllisyyksiä?
Mitä ainetta suihkut ovat? Mikä pitää ne koossa?
Onko sen keskellä tosiaan kaksi mustaa aukkoa?

Saadaan havaintoja keskusaukkoa ympäröivästä aineesta. Miten energia aukon liepeillä tarkalleen syntyy?
2000-luku 

Kuuluuko kvasaarivaihe kaikkien galaksien elämään?    
Onko Linnunradan keskellä kvasaarin siemen?



Lisää kvasaareista: kurp.hut.fi/quasar/info/kvasaari-indeksi.htm
Lisää Planckista: www.esa.int/science/planck