Tähtitieteilijät kuvasivat ensimmäistä kertaa yhtä aikaa mustan aukon varjon ja aukon synnyttämän suihkun galaksin Messier 87 ytimessä
26.4.2023 18:00:00 EEST | Aalto-yliopisto | Tiedote

Kuva osoittaa supermassiivisen mustan aukon lähellä olevan kertymävirran ja suihkun alkuperän välistä yhteyttä. Uudet havainnot tehtiin Global Millimeter VLBI Array -teleskooppiverkostolla (GMVA), jonka havaintoja täydennettiin Chilessä sijaitsevalla ALMA-antennistolla sekä Grönlannin GLT-teleskoopilla. Näiden kahden observatorion lisääminen paransi merkittävästi GMVA:n kuvanlaatua.
Havainnot on julkaistu tänään arvostetussa Nature-tiedelehdessä.
”Aiemmin olimme nähneet sekä mustan aukon että suihkun erillisissä kuvissa, mutta nyt olemme ottaneet panoraamakuvan mustasta aukosta yhdessä siitä lähtevän suihkun kanssa käyttäen uutta aallonpituutta”, kertoo Ru-Sen Lu Shanghain tähtitieteellisestä observatoriosta ja Max Planck -tutkimusryhmän johtaja Kiinan tiedeakatemiassa.
Mustaa aukkoa ympäröivän materian uskotaan putoavan aukkoon niin kutsutussa kertymäprosessissa. Kukaan ei ole kuitenkaan koskaan aiemmin saanut kuvaa tästä.
”Aiemmin näkemämme rengas on suurempi ja paksumpi kuvattuna 3,5 millimetrin aallonpituudella. Tämä osoittaa, että mustaan aukkoon putoava materia tuottaa ylimääräistä säteilyä, joka näkyy kuvassa. Nyt saamme täydellisemmän kuvan mustan aukon ympärillä toimivista prosesseista”, hän lisää.
ALMA:n ja GLT:n osallistuminen havaintoihin paransi merkittävästi teleskooppiverkoston erotuskykyä ja herkkyyttä, mikä mahdollisti M87:n rengasmaisen rakenteen kuvaamisen ensimmäistä kertaa 3,5 millimetrin aallonpituudella. GMVA:n mittaama renkaan halkaisija on 64 mikrokaarisekuntia, mikä vastaa pienen, 13 senttimetrin, rengasvalon halkaisijaa Kuun etäisyydellä. Nyt kuvattu rengas on halkaisijaltaan 50 prosenttia suurempi kuin rengas Event Horizon Telescope -tutkijaryhmän 1,3 millimetrin havainnoissa, mikä vastaa odotuksia aukkoa ympäröivän kuuman plasman säteilylle.
”ALMA:n ja GLT:n lisääminen GMVA-verkostoon antoi meille uuden näkymän. Tiesimme jo aikaisempien VLBI-havaintojen perusteella, että M87:ssä on suihku, mutta nyt näemme, mistä se tulee”, sanoo tiimin jäsen Thomas Krichbaum Bonnin Max Planck -instituutista.
”Näemme, kuinka suihku tulee esiin supermassiivista mustaa aukkoa ympäröivästä säteilyrenkaasta ja voimme mitata renkaan halkaisijan myös toisella aallonpituudella.”
Metsähovin radio-observatorio mukana havainnoissa
Aalto-yliopiston Metsähovin radio-observatorion 14-metrinen radioteleskooppi oli yksi asemista, joka teki havaintoja uutta kuvaa varten.
Aalto-yliopiston vanhempi tutkija Tuomas Savolainen kertoo, että Metsähovin radio-observatorio on osallistunut GMVA-mittausprojekteihin jo yli vuosikymmenen ajan ja ylipäätään VLBI-havaintoihin 3,5 mm aallonpituudella aina 1990-luvun puolivälistä saakka.
"Metsähovin radioteleskooppimme oli yksi viidestä asemasta Euroopassa, jotka osallistuivat näihin havaintoihin vuonna 2018. Radioteleskooppeja, jotka mittaavat 3,5 millimetrin aallonpituudella, ei ole kovin paljon, mikä tekee Metsähovissa kerätystä datasta arvokasta", hän sanoo.
"Event Horizon Telescope -yhteistyöhankkeen ottamassa kuvassa näkyi mustan aukon varjo M87:ssä, mutta nuo havainnot eivät pystyneet näkemään heikompaa ja laajempaa suihkua, koska niihin osallistui vain pieni määrä teleskooppeja. 1,3 millimetrin aallonpituudella havainnointikykyisiä teleskooppeja on itse asiassa vielä vähemmän kuin 3,5 millimetrin aallonpituudella”, Savolainen sanoo.
Musta aukko ei ole kovin nälkäinen
M87:n mustan aukon ympäriltä tuleva säteily johtuu korkeaenergisten elektronien ja magneettikenttien välisestä vuorovaikutuksesta. Uudet 3,5 millimetrin aaltopituudella tehdyt havainnot kertovat näiden säteilevien elektronien sijainnista ja energiajakaumasta. Ne kertovat myös jotain itse mustan aukon luonteesta: se ei ole kovin nälkäinen. Siihen putoaa ainetta sangen hitaasti ja vain pieni osa tuosta aineesta muuttuu säteilyksi.
”Jotta ymmärsimme isomman ja paksumman renkaan fyysisen alkuperän, meidän piti käyttää tietokonesimulaatioita eri skenaarioiden testaamiseen. Tulos osoitti, että renkaan suurempi koko liittyy kertymävirtaan”, selittää Keiichi Asada tähtitieteen ja astrofysiikan instituutista Academia Sinica Taipeista Taiwanista.
”Löysimme havainnoistamme myös jotain yllättävää: mustan aukon läheisyydestä tuleva säteily on odotettua laajempaa. Tämä voi tarkoittaa, että sisään virtaavan kaasun lisäksi kertymävirrasta saattaa puhaltaa ulos tuuli, joka aiheuttaa turbulenssia ja kaaosta mustan aukon ympärillä”, lisää Kazuhiro Hada Japanin kansallisesta tähtitieteellisestä observatoriosta.
Tutkimustyö Messier 87:n parissa jatkuu, ja tutkijat valmistautuvat löytämään lisää tietoa tästä kiehtovasta kosmisesta kokonaisuudesta.
”Tulevat havainnot millimetriaallonpituuksilla tutkivat M87:n mustan aukon muuttuvuutta ja tarjoavat monivärinäkymän yhdistämällä useilla radioaallonpituuksilla otettuja kuvia”, selittää Jongho Park Korean tähtitieteen ja avaruustieteen instituutista.
Osa näistä uusista havainnoista tapahtuu jo tänä keväänä ja Metsähovin radio-observatorio on myös niissä mukana.
”3,5 millimetriä on tällä hetkellä lyhin aallonpituus, jolla toimimme, ja havainnot edellyttävät hyviä, kuivia sääolosuhteita. Onneksi huhtikuussa täällä Kirkkonummella Suomessa on usein hyvä sää. Parin vuoden kuluttua saamme radioteleskooppiimme uuden vastaanottimen, jolla voimme tehdä havaintoja samanaikaisesti laajalla aallonpituusalueella. Silloin pystymme paremmin korjaamaan ilmakehän aiheuttamia vääristymiä havainnoissa ja saamaan entistä laadukkaampia kuvia”, Metsähovin radio-observatorion käyttöinsinööri Petri Kirves sanoo.
Artikkeli on julkaistu Nature-lehdessä 26. huhtikuuta ja on luettavissa verkossa: 10.1038/s41586-023-05843-w
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
Lisää aiheesta Aalto-yliopiston sivuilla: Metsähovin radio-observatorio mukana mustien aukkojen salaisuuksien paljastamisessa
Videomateriaalia Metsähovin radio-observatoriosta ladattavissa Aallon mediapankissa: https://materialbank.aalto.fi/l/2vw2FcvzTckB
Katsoaksesi videon lähteestä www.youtube.com, anna hyväksyntä sivun yläosasta.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Tuomas Savolainen
vanhempi tutkija, Senior Scientist
Aalto-yliopisto Metsähovin radio-observatorio, Elektroniikan ja nanotekniikan laitos
tuomas.k.savolainen@aalto.fi
puh. 050 308 3696
Kuvat



Linkit
Tietoja julkaisijasta
Aalto-yliopistossa tiede ja taide kohtaavat tekniikan ja talouden. Rakennamme kestävää tulevaisuutta saavuttamalla läpimurtoja avainalueillamme ja niiden yhtymäkohdissa. Samalla innostamme tulevaisuuden muutoksentekijöitä ja luomme ratkaisuja maailman suuriin haasteisiin. Yliopistoyhteisöömme kuuluu 16 000 opiskelijaa ja 5 200 työntekijää, joista 446 on professoreita. Kampuksemme sijaitsee Espoon Otaniemessä.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Aalto-yliopisto
Energiatehokkuus vaikuttaa jo asuntolainaasi – seuraavaksi katse kääntyy ilmastoriskeihin30.9.2026 07:55:00 EEST | Tiedote
Tuoreen tutkimuksen mukaan kiinteistön energialuokalla on jo nyt vaikutusta asuntolainapäätökseen. Hyvä energialuokka voi oikeuttaa vihreään lainaan tai muihin etuihin, kun taas heikko energialuokka voi tehdä kohteesta pankin silmissä rahoituskelvottoman. Tulevaisuudessa lainapäätökseen voivat vaikuttaa myös esimerkiksi tulva- ja muut ilmastoriskit.
Pitsinnypläyksellä voidaan valmistaa muotoaan muuttavia tekstiilirakenteita28.9.2026 13:30:00 EEST | Tiedote
Tutkijat ovat kehittäneet pitsinnypläykseen perustuvia tekstiilirakenteita, jotka voivat muuttaa muotoaan ympäristön muutosten seurauksena. Tutkimuksessa yhdistyvät perinteinen käsityötekniikka, aktiiviset materiaalit ja tietokonemallinnus.
Elokuvataiteen väitös: Elokuvaohjaaja ei johda vain visiota – myös luova ryhmä tarvitsee johtamista17.9.2026 08:45:00 EEST | Tiedote
Aalto-yliopistossa tarkastettava Hanna Maylettin väitöstutkimus tunnistaa elokuvaohjaajan taiteellisessa johtajuudessa kaksi toisiinsa kietoutuvaa ulottuvuutta: teoksen sisällön sekä työryhmän sosiaalisten prosessien säätelyn. Vuorovaikutus, luottamus, valtasuhteet ja tunteet muovaavat sitä, miten yhteistyö ja luova toimijuus rakentuvat elokuvanteon prosessissa.
Robotti nopeuttaa energiavarastointiin sopivien materiaalien etsintää16.9.2026 07:45:00 EEST | Tiedote
3D-tulostimesta muokattu robotti auttaa tutkijoita tuottamaan kokeellista dataa ja nopeuttaa uusien energiavarastointimateriaalien etsintää.
Kutsu: Miten Juhani Pallasmaa on vaikuttanut kansainväliseen arkkitehtuuriin? Huippuarkkitehdit kokoontuvat Pallasmaan 90-vuotisjuhlaseminaariin 25.9.4.9.2026 11:45:00 EEST | Kutsu
Miten Juhani Pallasmaan ajattelu arkkitehtuurista, aistimisesta ja ihmisen kokemuksesta elää tämän päivän arkkitehtuurissa? Pallasmaan 90-vuotisjuhlaseminaari tuo Aalto-yliopistoon joukon kansainvälisesti tunnettuja arkkitehteja ja Pallasmaan ajattelun jatkajia.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme
