Mikä on musta aukko?
Miksi mustan aukon tutkiminen on tärkeää? Lue lisää Event Horizon Telescope -hankkeesta kysymyksiä ja vastauksia -palstalta.
Tähtitieteilijät loivat maapalloa suuremman teleskoopin – mustan aukon synnyttämien plasmasuihkujen rakenne kuvattiin huipputarkasti
Maata kiertävän radioteleskoopin havainnot ovat resoluutioltaan tarkimpia tähtitieteen historiassa; aivan kuin Kuusta voitaisiin katsella Maan pinnalla olevaa biljardipalloa.
Vasemmalla havainnekuva RadioAstron-satelliitista havaitsemassa yhdessä maanpinnalla sijaitsevan radioteleskoopin kanssa ja oikealla kuva galaksin NGC 1275 suihkusta. NGC 1275 on Perseuksen galaksijoukon massiivinen keskusgalaksi 230 miljoonan valovuoden päässä. Oikealla olevan suihkun pituus on vain noin kolme valovuotta, ja musta aukko sijaitsee kuvan yläosassa olevan kirkkaan pisteen sisällä. Kuvan yksityiskohdat ovat pienempiä kuin omaa aurinkokuntaamme ympäröivän Oortin komeettapilven koko. Kuva: Pier Raffaele Platania INAF/IRA (kompositio); Lebedev Instituutti (RadioAstron)
Kaukana avaruudessa, 230 miljoonan valovuoden päässä maapallosta, sijaitsee jättiläisgalaksi NGC1275. Galaksin keskustassa oleva miljardin auringon massainen musta aukko synnyttää lähes valonnopeudella virtaavia plasmasuihkuja, joiden syntyalueen rakenteesta on tähän mennessä tehty päätelmiä vain mallien ja tietokonesimulaatioiden avulla. Nyt tutkijat ovat pystyneet kuvaamaan plasmasuihkun rakenteen kymmenen kertaa lähempänä suihkun lähtöpistettä kuin aikaisemmin, vain parin sadan mustan aukon säteen päässä.
”Tutkimustulos yllätti meidät. Lähellä syntypaikkaansa suihku osoittautui leveämmäksi kuin suosituimmat mallit ennustavat. Tämä voi tarkoittaa, että ainakaan suihkun uloin kerros ei synny aivan mustan aukon välittömässä läheisyydessä, kuten tietokonesimulaatioiden pohjalta on ajateltu, vaan kauempana aukkoa ympäröivässä kertymäkiekossa. Tuloksemme ei vielä kumoa malleja mutta antaa niiden kehittelijöille tärkeää tietoa, kuinka viedä malleja oikeaan suuntaan”, kertoo kuvat ottanutta kansainvälistä havainto-ohjelmaa johtava akatemiatutkija Tuomas Savolainen.
Toinen mielenkiintoinen uusi havainto on, että suihkun rakenne on erilainen kuin Maata lähempänä olevassa M87-galaksissa. Se on ollut tähän mennessä ainoa kohde, jonka plasmasuihkun rakennetta on kuvattu näin lähellä mustaa aukkoa. Tässä vaiheessa tutkijoiden teoria on, että rakenteen erilaisuus johtuu suihkujen ikäerosta.
”Nyt havaitsemamme suihku on käynnistynyt uudelleen vain reilu vuosikymmen sitten, eikä se ole siksi saavuttanut tasapainotilaa ympäristönsä kanssa. Nyt meillä on ainutlaatuinen tilaisuus seurata, kuinka mustan aukon tuottama plasmasuihku syntyy ja kasvaa”, selittää professori Gabriele Giovannini Italian kansallisesta astrofysiikan tutkimusinstituutista.
Yksi teleskooppi avaruudessa, loput maassa
Merkittävä parannus kuvien tarkkuudessa oli mahdollinen maata kiertävän venäläisen RadioAstron-radioteleskoopin ja yli kahdenkymmenen maanpinnalla sijaitsevan radioteleskoopin yhdistelmän avulla. Radioaaltojen interferenssiä eli kahden aallon toisiaan vahvistavaa tai vaimentavaa yhteisvaikutusta hyödyntävässä havaintotekniikassa teleskooppien yhdistelmä on erotuskyvyltään kuin yksi jättimäinen teleskooppi, jonka koko vastaa kauimpana toisistaan olevien teleskooppien välimatkaa. RadioAstronin erotuskyky vastaa halkaisijaltaan 350 000 kilometrin – tai 27 maapallon – kokoista teleskooppia, sillä avaruudessa kiertävän radioteleskoopin rata yltää lähes Kuuhun asti. Erotuskyvyltään se on tähtitieteen historian tarkin havaintolaite.
Plasmasuihkujen tutkiminen auttaa ymmärtämään mustien aukkojen fysiikkaa sekä galaksien keskustoissa sijaitsevien mustienaukkojen vaikutusta ympäröivään galaksiin ja sen evoluutioon, kuten vaikka uusien tähtien syntynopeuteen galaksissa.
”Minua kiinnostaa erityisesti se, miten nämä rakenteet ylipäätään voivat syntyä; miten luonto pystyy tekemään stabiilin, lähes valonnopeudella liikkuvan plasmasuihkun tavalla, joka vaikuttaa niin helpolta, mutta jota ihminen ei ainakaan toistaiseksi pysty matkimaan”, Tuomas Savolainen toteaa.
Osa havaintojen tekoon maanpinnalta osallistuneiden radioteleskooppien verkostosta. Kuva: Paul Boven; satelliittikuva: Blue Marble Next Generation, NASA Visible Earth.
RadioAstron-satelliitin radiogalakseihin keskittyvää havainto-ohjelmaa johtava akatemiatutkija Tuomas Savolainen työskentelee Aalto-yliopistossa elektroniikan ja nanotekniikan laitoksella sekä Metsähovin radio-observatoriolla. Aalto-yliopiston ja Italian kansallisen astrofysiikan tutkimusinstituutin lisäksi tutkimusryhmässä olivat mukana muun muassa Venäjän tiedeakatemian Lebedev-instituutti, saksalainen radioastronomian Max-Planck-instituutti ja Academia Sinica Taiwanista. Venäjän avaruusjärjestön RadioAstron-satelliittiohjelmaa johtavat Lebedev-instituutti ja avaruusteknologiayhtiö Lavochkin. Ohjelma toimii yhteistyössä useiden kansainvälisten radioastronomisten observatorioiden ja tutkimusorganisaatioiden kanssa. Aalto-yliopiston Metsähovin radio-observatorio osallistuu RadioAstronin havaintotoimintaan osana maanpäällistä radioteleskooppien verkostoa.
Artikkelin tiedot:
Giovannini, Savolainen, Orienti et al.: ”A wide and collimated radio jet in 3C84 on the scale of a few hundred gravitational radii”, Nature Astronomy Advance Online Publication (2.4.2018). DOI:10.1038/s41550-018-0431-2.
Yhteystiedot:
Akatemiatutkija Tuomas Savolainen
[email protected]
+358 29 4424855
Lue lisää
Aktiiviset galaksit
Metsähovin havaintojen perustana ovat aktiivisten galaksien radiosäteilyn korkeiden radiotaajuuksien pitkäaikaiset valokäyrät. 37 gigahertsin valokäyriä löytyy monesta kohteesta jo neljältä vuosikymmeneltä.
Kuin 20-metrinen golfpallo – Metsähovin radioteleskooppi sai uuden suojakuvun
Metsähovin radiotutkimusaseman maamerkki suojaa teleskooppia ja mahdollistaa Auringon ja mustien aukkojen tutkimisen vuoden ympäri.
Lue lisää uutisia
Millainen luonto elvyttää? Aalto-yliopiston tutkijat avaavat erilaisten viherympäristöjen elvyttävyyden näkyviä ja näkymättömiä piirteitä
Lähellä oleva luonto tekee hyvää – mutta miksi ja miten?
Yhä harvempi yliopisto-opiskelija jää kotiseudulleen Suomen suurimmissa kaupungeissa – uusi selvitys näyttää kaupunkikohtaiset erot
Aalto-yliopiston kaupunkitaloustieteen tutkimusryhmä AlueAvain on tarkastellut Tilastokeskuksen yksilötason rekisteriaineistojen avulla yliopisto-opiskelijoiden muuttoliikkeitä Suomen suurimmissa kaupungeissa viimeisten 20 vuoden aikana. Tarkastelussa vertailtiin erikseen pääkaupunkiseudun kuntia sekä Tamperetta, Turkua ja Oulua.
Uusi teknologia tuo immersiivisen tilaäänen kaikkien ulottuville
Ainutlaatuinen äänentallennusteknologia mahdollistaa immersiivisen äänimaailman tallentamisen tavallisilla mikrofoneilla ja edullisella lisälaitteella.