Mustan aukon muotokuva paljastui vihdoin – ”Tunne oli sanoinkuvaamaton”, sanoo hankkeessa mukana ollut suomalaistutkija

Nyt voi viimeistään sanoa, että mustat aukot ovat totta, jos joku on sitä epäillyt. Todiste näkyy silmien edessä, sillä kansainvälinen tutkijaryhmä julkaisi keskiviikkona mustasta aukosta odotetun kuvan.

Se esittää galaksin M87 mustaa aukkoa. Tai oikeastaan sen varjoa, jota reunustaa säteily.

Muotokuvaa haettiin nimenomaan mustan aukon tapahtumahorisonttia kiertävän aineen säteilystä. Tapahtumahorisontti on ikään kuin mustan aukon uloin reuna. Reunan ylittävä valokin jää painovoiman vangiksi.

”Kun viime kesänä ensi kertaa dataa käsitellessäni näin rengasmaisen rakenteen muodostuvan kuvaan, tunne oli sanoinkuvaamaton”, sanoo hankkeessa mukana ollut akatemiatutkija Tuomas Savolainenhttps://www.hs.fi/haku/?query=tuomas+savolainen Aalto-yliopistosta.

”Olen tutkinut supermassiivisia mustia aukkoja kaksikymmentä vuotta ja nyt sellainen tuijotti minua tietokoneeni ruudulta. Toki olin aluksi myös epäuskoinen.”

Sattumalta M87-galaksin mustan aukon pyörimisakseli eli napa on aika lailla meihin päin. Siksi kuvassa näkyy melko selkeä rengas. Siitä näkee Savolaisen mukaan myös sen, että aukko pyörii myötäpäivään.


Kyseessä ei ole valokuva, vaan radioaalloilla tehdyistä havainnoista jälkikäteen koostettu kuvannos. Se on yhtä lailla suora havainto maailmankaikkeuden ehkä merkillisimmästä ilmiöstä, jossa avaruus kuroutuu pisteeksi.

Kuvaa mustasta aukosta odotettiin melkein päivälleen kaksi vuotta. Havaintoja tehtiin kahdesta aukosta viitenä päivänä huhtikuussa 2017.

Kahdeksan radioteleskooppia eri mantereilla toimivat yhdessä kuin maapallon kokoinen havaintolaite. Mukana Event Horizon Telescopehttps://eventhorizontelescope.org/ -hankkeessa on yli 200 tutkijaa eri puolilta maailmaa.

Kohteina oli M87-galaksin keskustan massiivisen musta aukon lisäksi Linnunradan keskustassa piileksivä Sagittarius A*. Voimat keskitettiin M87-galaksiin, koska sitä on helpompi kuvata. Säteilevä aine pyörii hitaammin sen ympärillä, joten sitä pystyy havainnoimaan paremmin rajallisessa ajassa.

”Ensimmäinen kuva on vain alku uudelle tavalle tutkia painovoimaa äärimmäisissä olosuhteissa. Lisäämällä teleskooppeja verkostoon pystymme parantamaan kuvan laatua. Ensi vuoden havainnossa on mukana kolme uutta teleskooppia. Siirtymällä vielä lyhyemmille aallonpituuksille, voimme puolestaan kasvattaa kuvan erotuskykyä”, data-analyysiä tehnyt Savolainen sanoo sähköpostissa.

Sagittarius A*:n vuorokin voi vielä tulla.

Mustat aukot ovat äärettömän tiheiksi pisteiksi romahtaneita entisiä massiivisia tähtiä. Merkilliset kohteet löytyivät Albert Einsteinin https://www.hs.fi/haku/?query=albert+einsteininyleisen suhteellisuusteorian yhtälöistä yli sata vuotta sitten.

Saksalainen tähtitieteilijä Karl Schwarzschild https://www.hs.fi/haku/?query=karl+schwarzschildlaski heti, miten tiheä pallomaisen kappaleen pitää olla, jotta avaruus sen ympärillä kaareutuu niin jyrkästi, ettei edes valo karkaa.

Niin sanottu Schwarzschildin säde määrittää mustan aukon tapahtumahorisontin. Auringosta ei voisi tulla mustaa aukkoa, koska se on liian pieni. Jos tulisi, sen tapahtumahorisontti olisi kolme kilometriä, maapallon alle senttimetrin.



Linnunradan keskustan mustan aukon massa on noin neljä miljoonaa Auringon massaa. Sen tiedetään olevan siellä epäsuorien todisteiden perusteella.

Musta aukko kieputtaa ympärillä näkyviä tähtiä hurjan painovoimansa avulla. Jos mustan aukon lähellä on näkyvä tähti, tämä joutuu luovuttamaan ainettaan näkymättömälle kumppanilleen. Silloin musta aukko näyttää säteilevän, kun siihen putoava aine kuumenee.

Mustien aukkojen kaltaisia kappaleita osattiin yllättävästi ounastella jo 1700-luvun lopulla. Englantilainen pappi John Michellhttps://www.hs.fi/haku/?query=john+michell ja ranskalainen matemaatikko Pierre-Simon Laplace https://www.hs.fi/haku/?query=pierre-simon+laplacepohtivat, onko niin massiivisia kappaleita, että ne vangitsevat jopa valon.

Mustan aukon käsitteen keksijäksi mainitaan yleensä yhdysvaltalainen fyysikko John Wheelerhttps://www.hs.fi/haku/?query=john+wheeler 1960-luvun lopulla. Kerrotaan, että hän nappasi nimen kuulijan huudosta tieteellisessä kokouksessa ollessaan itse puhumassa painovoiman täysin romahduttamasta kappaleesta.

Mustista aukoista saatiin vakuuttava epäsuora todiste 1970-luvulla. Ensimmäisiä ehdokkaita mustaksi aukoksi oli Joutsenen tähdistön Cygnus X-1, joka säteilee röntgensäteilyä.

Kuulu fyysikko Stephen Hawking https://www.hs.fi/haku/?query=stephen+hawkinglöi vetoa yhdysvaltalaisen kollegansa Kip Thornenhttps://www.hs.fi/haku/?query=kip+thornen kanssa siitä, ettei Cygnus X-1 ole musta aukko. Kun sitä alettiin pitää mustana aukkona, Hawking myönsi hävinneensä vedon ja tilasi miesten Penthouse-kuvalehden Thornelle.

Thorne sai fysiikan nobelin vuonna 2017, koska hän oli kehittämässä painovoima-aaltoja havainnutta Ligo-laitetta. Se havaitsi kahden mustan aukon sulautumisen aiheuttaman avaruuden väreilyn vuonna 2015.

Se oli ensimmäinen suora havainto mustista aukoista. Aikaisemmin ne siis havaittiin näkyvien tähtien liikkeiden avulla ja aukkoon putoavan aineen säteilystä.

Mustia aukkoja on pelkästään Linnunradassa ainakin sata miljoonaahttps://www.sciencenews.org/article/we-share-milky-way-100-million-black-holes. Tähän asti on havaittu yli sata musta mustaa aukkoa tai ehdokasta.

Useimpien massiivisten galaksien keskustassa on ilmeisesti järkyttävän suuri musta aukko.

Kuvatun M87-galaksin mustan aukon massa vastaa yli kuutta miljardia Auringon massaa. Sen tapahtumahorisonttiin mahtuisi koko oma aurinkokuntamme. Se on 55 miljoonan valovuoden päässä.

Kotigalaksimme keskustan Sagittarius A* taas on arvoituksellisen pieni, sillä Linnunradan kokoisen galaksin keskustassa pitäisi olla kolme neljä kertaa massiivisempi musta aukko.

Sagittarius A* ei ole myöskään kovin aktiivinen. Siihen putoaa vain vähän ainetta ympäriltä. Kotigalaksimme keskustaa onkin sanottu turvallisen rauhalliseksi.