Kuvannokseen on taltioitu M87-galaksin keskustassa sijaitseva supermassiivinen musta aukko polarisoidussa valossa. Kuvannoksessa näkyvät viivat kuvaavat polarisaation suunnan, joka puolestaan riippuu mustaa aukkoa ympäröivän magneettikentän suunnasta. Kuva: <span class="photographer">EHT Collaboration</span>
Kuvannokseen on taltioitu M87-galaksin keskustassa sijaitseva supermassiivinen musta aukko polarisoidussa valossa. Kuvannoksessa näkyvät viivat kuvaavat polarisaation suunnan, joka puolestaan riippuu mustaa aukkoa ympäröivän magneettikentän suunnasta. Kuva: EHT Collaboration

Ainutlaatuinen kuva magneettikentästä paljastaa, miksi osa kaasusta pakenee mustaa aukkoa ja suihkuaa sitten tuhansien valovuosien päähän.

Kaksi vuotta sitten tutkijat esittelivät ensimmäistä kertaa kuvan mustasta aukosta, tarkemmin ottaen M87-galaksin keskustassa piilevästä supermassiivisesta mustasta aukosta.

Nyt Event Horizon Telescope -hankkeen (EHT) tutkijat julkaisivat kohteesta uuden kuvan, joka paljastaa mustan aukon reunan eli tapahtumahorisontin ulkopuolella vallitsevan magneettikentän rakenteen.

Tulosten mukaan magneettikentät ovat tapahtumahorisontin lähellä niin voimakkaita, että ne pystyvät vastustamaan painovoiman vetoa. Näin ne ohjaavat kuuman kaasun liikkeitä mustan aukon ympärillä ja estävät osaa kaasusta putoamasta aukkoon.

Sisältö jatkuu mainoksen jälkeen

Tuloksena on voimakkaita, lähes valonnopeudella virtaavia kaasusuihkuja. Tällaiset suihkut voivat syöksyä jopa satojentuhansien valovuosien päähän mustasta aukosta, M87:n tapauksessa vähintään 5 000 valovuoden päähän.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

”Olemme tienneet, että mustan aukon läheisyydessä on magneettikenttiä, mutta aiemmin niitä ei ole pystytty näin tarkasti havaitsemaan”, kertoo hankkeessa mukana ollut tutkija Tuomas Savolainen Aalto-yliopistosta.

”Tapahtumahorisontin lähellä sijaitsevat magneettikentät ovat avainasemassa kaasusuihkujen ymmärtämisessä.”

Uusi kuva koostettiin mustasta aukosta vuonna 2017 tehtyjen havaintojen pohjalta. Kahdeksan radioteleskooppia ympäri maailmaa yhdistettiin yhdeksi isoksi havaintolaitteeksi.

Teleskooppien signaalit kuljetettiin havaintojen jälkeen kahdelle supertietokoneelle niiden yhdistämistä varten. Sitten yhdistetyistä signaaleista laskettiin kuva. Kyseessä ei siis ole valokuva, vaan radioaalloille tehdyistä havainnoista koostettu kuvannos.

Kansainvälisessä EHT-hankkeessa työskentelee yli 300 tutkija eri puolilta maailmaa. Tutkijat koostivat kuvan magneettikentästä tutkimalla mustaa aukkoa ympäröivän valon polarisoitumista.

Valo polarisoituu, kun se kulkee tiettyjen suodattimien läpi. Esimerkiksi polarisoidut aurinkolasit auttavat näkemään paremmin, sillä ne vähentävät kirkkaiden pintojen heijastuksia ja häikäisyä.

Myös mustaa aukkoa ympäröivän kuuman kaasun lähettämä valo on polarisoitunutta, ja tämän polarisaation suunta määräytyy magneettikentän suunnan mukaan.

Uudessa kuvannoksessa on käytetty pohjana kaksi vuotta sitten julkaistua mustan aukon kuvaa, jonka päälle polarisaation suunta on esitetty viivoilla. Viivan pituus ja kontrasti kertovat, kuinka voimakasta polarisoitunut säteily on.

Savolaisen mukaan polarisaation suunta seuraa mustan aukon ympärillä säteilevää rengasta spiraalimaisena kuviona. Se osoittaa, että magneettikenttä on järjestäytynyt säteittäisesti tai pystysuorasti.

”Tästä voimme päätellä, että magneettikenttä on kuuman kaasun paineeseen verrattuna voimakas. Se siis pystyy vastustamaan mustan aukon vetovoimaa ja ohjailemaan kaasun kulkua.”

Kuvan koostamisen jälkeen polarisaatiohavaintoja vertailtiin tietokonemalleihin, joilla on pyritty kuvaamaan kuuman kaasun käyttäytymistä mustan aukon ympäristössä. Uusien havaintojen avulla osa malleista on voitu rajata pois.

”Voidaan esimerkiksi todeta, että kovin heikosti magnetoituneen kaasun malli ei ainakaan toimi.”

Tutkimus julkaistiin kahdessa artikkelissa The Astrophysical Journal Letters -tiedelehdessä. Artikkelit pääsee lukemaan täältä ja täältä.

Työ mustien aukkojen kuvaamiseksi jatkuu edelleen. Savolaisen mukaan EHT-teleskooppien verkostoon on lisätty uusia antenneja aiempaa tarkempien kuvien taltioimiseksi. Seuraava havaintosessio on tarkoitus järjestää jo huhtikuussa.

”Tavoitteena on saada M87-aukosta uusia havaintoja, jotta voimme selvittää, muuttuuko mustan aukon kuva ajan kuluessa.”

Kotigalaksimme mustasta aukosta tehtyjä havaintoja on koostettu kuvaksi.

Havaintojen kohteena on ollut myös toinen supermassiivinen musta aukko, Linnunradan keskellä lymyävä Sagittarius A*. Kotigalaksimme mustasta aukosta tehtyjä havaintoja on koostettu kuvaksi jo kahden vuoden ajan.

”Työ on vielä kesken, mutta jossain vaiheessa saamme tuloksia myös Linnunradan mustasta aukosta.”

Sisältö jatkuu mainoksen alla