Uutiset

Mustat aukot saattavat olla hyödyllisempiä kuin luulimmekaan

Jättimäiset avaruuden syöverit voivat repiä tähtiä kappaleiksi – mutta myös muovata kokonaisten galaksien kehitystä.
Way Out There - Black holes might be nicer than we think
Kuva: Lukasz Geratowski/Aalto-yliopisto

Mustat aukot ovat maailmankaikkeuden kiehtovimpia ja samalla pelottavimpia ilmiöitä. Niiden valtava painovoima estää jopa valon karkaamisen aukon sisältä, niin sanotun tapahtumahorisontin takaa. Silti luultavasti jokaisen massiivisen galaksin ytimessä on musta aukko. Näillä jättimäisillä aika-avaruuden kuopilla onkin tärkeä rooli galaksien kehityksessä, ja esimerkiksi galaksin aktiivisuuden eräänä kriteerinä pidetään sitä, että sen ytimessä oleva musta aukko sinkoaa ainetta ympäristöönsä.

Mustat aukot eivät nimittäin vain vedä hiukkasia ja valoa voimakkaasti puoleensa. Ne voivat myös luoda suihkuja, jotka ampuvat plasmaa mustan aukon läheisyydestä niin kauas, että se lentää jopa seuraavaan galaksiin asti.

Tähtitieteilijät yrittävät selvittää, miksi näin tapahtuu.

Galaksin termostaatti

Periaatteessa galaksit kasvavat helposti: uusia tähtiä syntyy kaasun viiletessä. Olemassa oleva tutkimustieto on kuitenkin ristiriitaista, sillä tarkimpien laskelmien mukaan tähtiä pitäisi nimittäin olla enemmän kuin niitä näyttäisi olevan. Jotakin siis tapahtuu matkan varrella; jokin mekanismi pitää tähtien muodostumisen tietyllä tasolla galaksien kehittyessä. Mustilla aukoilla uskotaan olevan sormensa pelissä. 

”Mustien aukkojen kaksisuuntaiset plasmasuihkut näyttävät toimivan termostaattina koko galaksille”, sanoo Aalto-yliopiston akatemiatutkija Tuomas Savolainen.

”Moni viimeisen parinkymmenen vuoden aikana tehty tutkimus viittaa siihen, että nämä suihkut lämmittävät mekaanisesti kaasua, josta saattaisi muuten tulla uusia tähtiä. Emme silti vielä tiedä, miten nämä hyvin kapeat suihkut pystyvät jakamaan mustien aukkojen kehittämän energian niin suurelle alueelle.”

Way Out There - Black hole animation
Animaatio: Lukasz Geratowski/Aalto-yliopisto

Mustien aukkojen tutkiminen on vaikeaa. Koska ne imevät kaiken valon, niitä ei voi nähdä samalla lailla kuin lähellä olevia planeettoja tai tähtiä. Plasmasuihkut ovat yksi havaittava seuraus mustien aukkojen olemassaolosta, mutta alueet, joissa niitä kehittyy, ovat suhteellisen pieniä ja maasta katsottuna uskomattoman kaukana. Esimerkiksi yksi lähimmistä valtavankokoisista ja aktiivisista mustista aukoista sijaitsee läheisessä M87-galaksissa, eli yli 50 miljoonan valovuoden päässä.

”Erottaaksemme M87:n suihkun syntyalueen kuvissa tarvitsemme noin tuhat kertaa Hubble-avaruusteleskooppia tarkemman havaintolaitteen”, Savolainen kertoo.

Siksi tutkijoiden pakko olla luovia. Yksi käynnissä olevista hankkeista yhdistää lukuisten eri puolilla maapalloa sijaitsevien radioteleskooppien voimat avaruudessa toimivan radioteleskoopin kanssa. Pitkäkantainterferometriaksi kutsutulla tekniikalla saadaan näin aikaiseksi erotuskyvyltään jopa 350 000 kilometrin kokoista radioteleskooppia vastaava havaintolaite, joka on siis planeettaammekin suurempi. Sen avulla tiimi on pystynyt tutkimaan läheisen Perseus A -galaksin keskellä olevaa suihkua ennennäkemättömän tarkasti

Näkökyvyn rajat venyvät

Toisessa tärkeässä kansainvälisessä yhteistyöhankkeessa käytetään tehokkaita, lyhyemmän aallonpituuden teleskooppeja samalla tavalla. Toiveena on saada ensimmäinen kuva oman galaksimme keskustan mustasta aukosta, tai oikeastaan sen varjosta, joka näkyy aukon takaa tulevassa  valossa. Tämä Event Horizon Telescope on niin tarkka, että sillä voisi esimerkiksi nähdä Kuussa olevan Domino-keksin Maan pinnalta käsin.

Pyrimme venyttämään näkökyvyn rajoja

Aalto-yliopiston akatemiatutkija Tuomas Savolainen

”Pyrimme venyttämään näkökyvyn rajoja”, sanoo Savolainen, joka osallistuu molempiin hankkeisiin työssään Aalto-yliopiston Metsähovin radio-observatoriossa.

Ainutlaatuisen tarkka resoluutio pystyy näyttämään, mistä plasmasuihkut alkavat. Se on myös avainasemassa, kun halutaan nähdä asioita, joita ei ole ennen pystytty näkemään. Tällainen on esimerkiksi mustan aukon ”varjo” eli gravitaatiolinssi-ilmiön muodostama kuva tapahtumahorisontista – rajasta, jonka takaa ei ole paluuta.

 Vaikka keinot maailmankaikkeuden tutkimiseksi kehittyvät jatkuvasti, samoin kuin ymmärrys sen ilmiöistä, ovat mustat aukot pysytelleet yhtenä tähtitieteen suurista arvoituksista.  

 ”Emme esimerkiksi vielä täysin ymmärrä, kuinka mustat aukot synnyttävät näitä valtavia suihkuja. Tiedämme kuitenkin, että mustan aukon ympärillä oleva magneettikenttä on keskeisessä roolissa suihkun muodostumisessa ja että suihkun energia on mahdollisesti peräisin aukon pyörimisliikkeestä”, Savolainen sanoo.

”Selvittämällä suihkujen laukaisumekanismin voisimme saada selville, miksi jotkin mustat aukot syöksevät plasmaa ja toiset eivät. Ennen kaikkea pystyisimme selittämään, miten galaksin lämmitys kytkeytyy päälle ja sitä kautta ymmärtämään suihkujen merkityksen galaksin kehitykselle.”

Lue lisää Yli ymmärryksen -sarjastamme

Way Out There - Black holes might be nicer than we think
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Mustat aukot saattavat olla hyödyllisempiä kuin luulimmekaan

Jättimäiset avaruuden syöverit voivat repiä tähtiä kappaleiksi – mutta myös muovata kokonaisten galaksien kehitystä.
Way Out There - space junk
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Kiertoradoilla alkaa olla ruuhkaa – avaruusromu on jo iso ongelma

Avaruuteen tarvitaan siivouspakko, jotta avaruus olisi käytettävissä tulevillekin sukupolville.
Way Out There - Big blue cylinder
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Maailmankaikkeuden salaisuudet löytyvät suuresta sinisestä sylinteristä

Helium-3 voi kertoa, miten kaikki tuntemamme sai alkunsa.
Way Out There - Metsähovi Radio Observatory
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Hiljaisista galakseista kuuluu kummia

Hiljaisimmista, aktiivisista galakseista on paljastunut paljon yllätyksiä.
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lisää tästä aiheesta

Kuvassa näkyy professori Lasse Niemi. Kuva: Aalto-yliopisto.
Nimitykset, Yhteistyö, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Professori Lasse Niemi on nimitetty EARNet-verkoston pääsihteeriksi

Verkoston ensisijainen tehtävä on edistää eurooppalaista tilintarkastustutkimusta.
Professor Vesa Puttonen and Assistant Professor Eeva Vilkkumaa host the new podcast.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Puttonen & Vilkkumaa -podcast – asiaa paremmasta bisneksestä

Kauppakorkeakoulun uudessa podcast-sarjassa tartutaan ajatukseen, että parempi bisnes rakentaa parempaa maailmaa.
Nanotube transistors on a chip being tested electically
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Yksittäisistä hiilinanoputkista transistoreja tehokkaammin – uusi valmistusmenetelmä parantaa myös transistorin toimintanopeutta

Hiilinanoputkista valmistettuja transistoreita voidaan käyttää muun muassa puhelimien näytöissä joustavuuden ja iskunkestävyyden parantamiseksi.
Research project Machinaide: Conceptual ideal of feature-based digital twin framework.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Aalto-yliopisto panostaa kansainväliseen yhteistyöhön digitaalisten kaksosten tutkimuksessa

MACHINAIDE–hankkeessa tutkitaan edellytyksiä useiden eri valmistajien laitteista tehtyjen digitaalisten kaksosten yhteistoimintaan sekä niistä saatavien tietojen tehokkaaseen yhdistämiseen.