Uusia aukkoehdokkaita löytyy niin tiuhaan, että tutkijat voivat kilpailla lähimmän, etäisimmän tai vaikeimmin havaittavan mustan aukon paikantamisessa. Äskettäin Linnunradasta paljastui orpoja aukkoja, joiden löytymistä on pidetty lähes mahdottomana.

TEKSTI:Leena Tähtinen

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Uusia aukkoehdokkaita löytyy niin tiuhaan, että tutkijat voivat kilpailla
lähimmän, etäisimmän tai vaikeimmin havaittavan mustan aukon
paikantamisessa. Äskettäin Linnunradasta paljastui orpoja aukkoja,
joiden löytymistä on pidetty lähes mahdottomana.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Julkaistu Tiede-lehdessä

3/2000



Tätä nykyä lähimmän mustan aukon titteliä tavoittelee australialaisen tähtitieteen harrastajan Rod Stubbingsin löytämä aukko, joka sijaitsee 1 500 valovuoden päässä meistä.

Stubbings havaitsi viime syyskuussa Jousimiehen tähdistön V4641-tähden kirkastuvan roimasti. Hän kirjasi huomionsa internetiin, josta tähti poimittiin RXTE-röntgensatelliitin (Rossi X-ray Timing Explorer) tutkailtavaksi.

Mitattu röntgensäteily kieli heti, että V4641 on ns. mikrokvasaari, kaksoistähti, jonka toinen osapuoli on musta aukko. Pariskunta käyttäytyy kuin kvasaarit, joissa äkilliset kirkastumiset kuitenkin tapahtuvat miljoona kertaa suuremmassa mittakaavassa.

Aukko kuin aukko kirkastuu, kun siihen putoaa ainetta. Kaksoistähden aukko nielee vetovoimallaan kumppaninsa materiaa.

Kitkan kuumentaessa sisään kiertyvää ainetta syntyy eri aallonpituuksilla näkyvää säteilyä. Aivan aukon liepeillä lämpötila kasvaa miljooniin asteisiin, ja kaasu lähettää röntgensäteilyä.

Hehku tai liike paljastaa

Stubbings löysi mustan aukon, koska sen ympäristö hehkui. Kaksoisjärjestelmään kuuluva aukko paljastuu usein myös näkyvän osapuolen, tähden, liikkeestä - massiivinen kumppani nimittäin tuljuttaa sitä huomattavasti. Ylhäisessä yksinäisyydessä lymyävää mustaa aukkoa ei sen sijaan jäljitä parhainkaan salapoliisi, sillä näkymätön tarvitsee näkyvän ympäristön paljastuakseen.

Pari kuukautta sitten tähtitieteilijöiden onnistui kuitenkin ensimmäistä kertaa paikantaa kaksi orpoa aukkoa.

- Näemme mustia aukkoja, jotka ovat todella mustia, tuuletti löydön tehneeseen tiimiin kuuluva David Bennett tammikuussa pidetyssä Yhdysvaltain tähtitieteilijäseuran kokouksessa.

Bennettin ryhmän havainto perustuu samaan vanhaan "ympäristö paljastaa" -taktiikkaan. Eristyneen mustan aukon tapauksessa ympäristö vain on hyvin kaukana.

Aukko osui linssin taakse

  - ns. gravitaatiolinssinä - joka kirkastaa takana loistavan tähden hetkeksi.

Bennettin ryhmä seurasi kärsivällisesti naapurigalaksimme Suuren Magellanin pilven tähtiä. Tutkijat jahtasivat itse asiassa tavallisia pimeitä kappaleita, kuten kääpiötähtiä, selvittääkseen Linnunradan pimeän aineen luonnetta (ks. Tiede 2000 8/97, s. 34-36).

Seitsemässä vuodessa havaittiin parinkymmenen tähden kirkastuminen. Niistä kahden laskettiin johtuvan vetovoimasta, jonka aiheuttajalla on massaa kuuden Auringon verran. Nämä kohteet ovat liian massiivisia planeetoiksi, kääpiötähdiksi tai neutriinotähdiksi - ilmeisesti siis mustia aukkoja.

Havainnoille odotetaan parhaillaan varmistusta. Jos se tulee, mahdottomasta on tullut totta eikä vaikeimmin löydettävän mustan aukon tittelistä synny edes kilpailua.

Yksittäisten aukkojen löytyminen varmistaa, että mustaksi aukoksi luhistuminen voi olla massiivisten tähtien luonnollinen loppuvaihe. Tähän asti asiasta ei ole voitu olla varmoja, sillä mustia aukkoja on löytynyt vain kaksoistähdistä.

Jätit jylläävät omassa sarjassaan

Kaukaisimmat mustat aukot piileskelevät galaksien keskellä. Näiden jättiläisaukkojen nieluihin kiertyvät kaasumassat säteilevät miljoonia kertoja kirkkaammin kuin tähden kokoisten aukkojen kitaan putoava aine.

Ennen röntgensatelliitteja galaksien keskusaukkojen olemassolo pääteltiin niitä kiertävien tähtien nopeudesta: suuri nopeus edellyttää suurta vetovoimaa eli massiivista keskuskappaletta. Kaukaisempien galaksien keskustasta tähdet eivät kuitenkaan näy. Sen sijaan aukkoon kiertyvä kaasu näkyy uusilla laitteilla kauas.

Tätä nykyä tutkijat arvelevat kaukaisimman mustan aukon olevan vähintään 13 miljardin valovuoden päässä täältä eli vain parin miljardin vuoden päässä alkuräjähdyksestä. Tämä tarkoittaa, että mustia aukkoja oli jo aikana, jolloin ensimmäiset tähdet syttyivät. Näyttää jopa siltä, ettei galakseja synny ilman mustaa aukkoa. Näin ollen ne taatusti kuuluvat kosmoksen arkeen.

Pitkään kummajaisia

Ympärillämme saattaa olla kappaleita, jotka ovat niin suuria tai niin tiheitä, että vetovoima estää valoakin pakenemasta niiden pinnalta, päätteli englantilainen pappi John Michell jo yli 200 vuotta sitten.

Mustat aukot hyväksyttiin kosmoksen rivijäseniksi vasta hiljattain. Kummajaisten ei uskottu kuuluvan todellisuuteen, vaikka 1900-luvun alussa julkaistu Einsteinin yleinen suhteellisuusteoriakin ennusti niitä olevan.

Tällä hetkellä ehdokkaita mustiksi aukoiksi on noin 50. Niistä kymmenkunta on tähden kokoisia, ja loput ovat jättiläisaukkoja.

Mustan aukon olemassaoloa on vaikea varmistaa. - Jos se käyttäytyy kuin ruusu ja tuoksuu kuin ruusu, sen täytyy olla ruusu, tiivistää Chandra-satelliitin tutkija Martin Weisskopf tutkimisen filosofian.

Keinoaukot tulevat laboratorioon

Ruotsalaiset tutkijat ehdottivat vuoden alussa Physical Review Letters -julkaisussa, että aineen erityistä olomuotoa, ns. Bosen-Einsteinin kondensaattia, voitaisiin käyttää mustien aukkojen ominaisuuksien tutkimiseen. Ehdotus perustuu siihen, että valon kulku hidastuu superkylmässä kondensaatissa. Tällöin kondensaatin pyörre vangitsisi valonsäteen samalla tavalla kuin musta aukko.

Hiukkaskiihdyttimien energiat eivät sen sijaan riitä synnyttämään mustaa aukkoa - eivät edes liki.




Kokovalikoimaa riittää

                               MASSA                       SYNTYTAPA                                     HAVAINNOT

                            atomin ja vuoren           alkuräjähdyksen yhteydessä                olemassaolo


               massan välillä               ulkoisen paineen puristamana               kyseenalainen,


                                                                                                                     ei havaintoja

                        vähintään kolme             massiivisten tähtien                              useita havaintoja


                    kertaa Auringon             luhistuessa                                           etenkin kaksois-


                massa                                                                                          tähdissä

                    100-10 000                    prototähden tai                                     ensimmäinen


          pienten tähtijoukkojen                            havainto tasan   


                                                     vuosi sitten

                     miljoonista miljardeihin      galaksin muodostuessa,                      useita havaintoja;


       Auringon massaa            suuren tähtijoukon tai valtavan            aukko lähes jokaisen


                                                   kaasupilven luhistuessa                       galaksin keskustassa

Leena Tähtinen on tähtitieteen dosentti, vapaa tiedetoimittaja ja Tiede 2000 -lehden vakituinen avustaja.

Kysy mustista aukoista.


cosmology.berkeley.edu/Education/BHfaq.html

Sisältö jatkuu mainoksen alla