Kuva mustasta aukosta tuntui Tuomas Savolaisesta kaukaiselta unelmalta – vuosikymmen myöhemmin hän on mukana tekemässä tähtitieteen historiaa

Viimeiset kaksi vuotta akatemiatutkija Tuomas Savolainen on analysoinut valtavaa määrää dataa, jota on kerätty kaukana avaruudessa olevan galaksin mustasta aukosta. Savolainen on osa yli 200 hengen kansainvälistä Event Horizon Telescope -tutkijaryhmää, joka on työskennellyt sen eteen, että mustasta aukosta saataisiin historian ensimmäinen kuva.

Tuomas Savolaista jännitti hämärässä kokoushuoneessa helteisellä Harvardin kampuksella kesällä 2018.  Oma osuus tutkimuksesta oli tuottanut lupaavia tuloksia. Mutta oltaisiinko kuitenkaan tekemässä läpimurtoa tähtitieteessä?

Yhtäkkiä huoneellinen tähtitieteen huippuammattilaisia puhkesi spontaaneihin aplodeihin. Kokoushuoneen kankaalle heijastetut, kaikkien dataa analysoiden ryhmien vastaavuusluvut kertoivat, että neljän itsenäisen ryhmän eri menetelmillä saamat tulokset ovat yhtäläiset. Vaikka valtavasti työtä oli vielä edessä lopulliseen, julkaisukelpoiseen tulokseen, kaikki paikallaolijat tiesivät, että vaativan hankkeen päämäärä saavutettaisiin – heillä oli kuva mustasta aukosta.

”Huoneessa istui kollegoja, jotka olivat saapuneet paikalle ympäri maailmaa työskentelemään viikon verran tiiviisti yhdessä. Kaikkien tiukka keskittyneisyys vaihtui rentoon hymyyn ja innostukseen. Kun sitten näimme itse kuvat, juhlatunnelma oli valmis”, Tuomas Savolainen muistelee tulosten paljastushetkeä.

Ensimmäinen kuva mustasta aukosta on totta. Tai tarkalleen ottaen kuvassa näkyy mustan aukon varjo tai siluetti aukkoa ympäröivää säteilevää kaasua vasten, koska mustat aukot nimensä mukaisesti eivät itse säteile valoa.

”Muistan, kun ensimmäisen kerran vuonna 2008 kuulin suunnitelmia mustan aukon kuvaamisprojektista. Ajatus kuvasta, jossa mustan aukon tapahtumahorisontti erottuu, tuntui hyvin kaukaiselta unelmalta. Ajattelin, että tavoitteeseen pääseminen veisi paljon kauemmin kuin vuosikymmenen”, nykyisin Aalto-yliopiston Metsähovin radiotutkimusasemalla työskentelevä Savolainen kertoo.  

Musta aukko auttaa ymmärtämään maailmankaikkeutta

Mustan aukon paino ja etäisyys meistä ovat ihmismielelle vaikeita ymmärtää: kuvattu musta aukko painaa kuuden miljardin auringon verran ja sijaitsee 55 miljoonan valovuoden päässä. Miksi sen tutkiminen on tärkeää?

”Mustan aukon äärimmäinen painovoimakenttä antaa mahdollisuuden testata Einsteinin yleistä suhteellisuusteoriaa – yhtä nykyfysiikan kulmakivistä – olosuhteissa, joita maanpäällisistä laboratorioista tai edes omasta aurinkokunnastamme ei löydy”, Savolainen kertoo.

Kuva on myös tähän mennessä vakuuttavin todiste siitä, että supermassiivisia mustia aukkoja on ylipäätään olemassa. Se vahvistaa vuosikymmeniä vanhan hypoteesin siitä, että niin kutsuttujen aktiivisten galaksien suunnattoman kirkkauden taustalla on niiden keskustassa lymyilevä supermassiivinen musta aukko.

Kuvan myötä tutkijoilla on ensimmäistä kertaa mahdollisuus suoraan tutkia supermassiivisen mustan aukon sitä rajaa, jonka sisäpuolelta musta aukko imee itseensä kaiken, myös valon, eli mustan aukon tapahtumahorisonttia. Tutkijat pystyvät nyt mittaamaan valon käyttäytymisestä aukon ympärillä.

”Tapahtumahorisontti ei ole enää vain matemaattinen konsepti, vaan olemme siirtyneet kokeiden aikaan. Voimme toistaa havainnot ja parantaa niiden tarkkuutta lisäämällä teleskooppeja verkostoon ja käyttämällä vielä lyhyempiä aallonpituuksia, mikä puolestaan mahdollistaa tarkemmat suhteellisuusteorian testit. Event Horizon Telescope on avannut kokonaan uuden tavan tutkia painovoimaa hyvin äärimmäisissä olosuhteissa”, Tuomas Savolainen kertoo.

Mutta nyt on hetki aikaa pysähtyä ja nauttia kansainvälisen yhteistyön saavutuksista.