Tutkijat saivat ensimmäistä kertaa kuvan kahdesta toisiaan kiertävästä mustasta aukosta

Kansainvälinen tutkijaryhmä on onnistunut kuvaamaan kvasaari OJ287:n kaksi toisiaan kiertävää mustaa aukkoa. Kvasaarit ovat äärimmäisen kirkkaita galaksin ytimiä, joiden valo syntyy, kun galaksin keskustassa oleva supermassiivinen musta aukko syö sitä ympäröivää kosmista kaasua ja pölyä.

Aiemmin tähtitieteilijät ovat onnistuneet kuvaamaan Linnunradan keskustassa olevan mustan aukon ja lähigalaksi Messier 87:n mustan aukon.

– Kvasaari OJ287 on niin kirkas, että tähtitieteen harrastajatkin näkevät sen omilla kaukoputkillaan. Kohteen erikoisuus on se, että siinä on jopa kaksi mustaa aukkoa, jotka kulkevat kiertoradalla toistensa ympäri. Tämän seurauksena kvasaari kirkastuu säännöllisesti noin 12 vuoden välein, mikä on myös mustien aukkojen kiertojakso toistensa ympäri, kertoo Astrophysical Journal-lehdessä ilmestyneen tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja Mauri Valtonen Turun yliopistosta.

Kohde on havaittu ”vahingossa” 1800-luvulla

Tähtitieteilijät ovat kuvanneet OJ287:ää 1800-luvulta lähtien, jolloin kyseisestä taivaanalueesta alettiin ottaa valokuvia. Silloin tosin ei vielä osattu kuvitellakaan, että mustia aukkoja olisi olemassa, kvasaareista puhumattakaan. OJ287 sattui kuviin ”vahingossa” muiden tutkimusten ohessa. Aimo Sillanpää, silloinen maisteriopiskelija Turun yliopistossa, huomasi jo vuonna 1982, että kohteen kirkkaus vaihtuu säännöllisesti 12 vuoden jaksossa. Hän jatkoi OJ287:n tutkimista yliopiston tutkijana, olettaen, että kirkkauden vaihtelun aiheuttaa kaksi toisiaan kiertävää mustaa aukkoa. Sadat tähtitieteilijät ovat seuranneet kvasaaria intensiivisesti, tavoitteenaan selvittää, onko selitys oikea, ja millainen on mustien aukkojen keskinäinen kiertorata.

Kiertoradan arvoituksen ratkaisi lopullisesti neljä vuotta sitten Turun yliopistossa työskennellyt väitöskirjatutkija Lankeswar Dey, joka on kotoisin Mumbaista, Intiasta. Jäljelle jäi vain kysymys siitä, ovatko molemmat mustat aukot havaittavissa yhtä aikaa.

Tähän kysymykseen saatiin vastaus NASA:n TESS-satelliitilla, joka havaitsi valoa molemmista mustista aukoista. Ne kuitenkin näkyivät edelleenkin yhtenä pisteenä, koska tavallista valoa käyttävät kuvat eivät ole riittävän teräviä näyttämään mustia aukkoja erikseen. Tarvittiin 100 000 kertaa terävämpi kuva, jollainen on mahdollista saada radioteleskooppeja käyttäen.

Tutkijat tunnistivat uuden kasteluruiskuefektin

Tuoreessa tutkimuksessa tähtitieteilijät vertasivat aiemmin tehtyä teoreettista laskua radiokuvaan. Osoittautui, että mustat aukot löytyivät tarkalleen sieltä, missä niiden pitikin olla. Näin he saivat vastauksen 40 vuotta avoinna olleeseen kysymyksen siitä, voiko musta-aukkopareja ylipäätään olla olemassa.

– Onnistuimme saamaan kuvaan ensimmäistä kertaa kaksi toisiaan kiertävää mustaa aukkoa. Kuvassa mustat aukot tunnistetaan niistä lähtevien voimakkaiden hiukkassuihkujen avulla. Mustat aukot itsessään ovat täysin pimeitä, mutta ne voidaan havaita näiden hiukkassuihkujen tai aukkoa ympäröivän kuuman kaasun perusteella, Valtonen kertoo.

Tutkijat tunnistivat myös ensi kertaa täysin uuden mustiin aukkoihin liittyvän ilmiön, niin sanotun kasteluruiskuefektin. Efekti syntyy, kun musta aukko liikkuu radallaan, jolloin hiukkassuihkun suunta muuttuu jatkuvasti. Edestakainen liike aiheuttaa sen, että OJ287:n pienempi musta aukko, joka liikkuu nopeammin, näyttää ikään kuin heiluttavan häntäänsä.

– Kuva mustista aukoista otettiin radioteleskooppijärjestelmällä, johon kuului RadioAstron-satelliitti. Se oli toiminnassa jonkin aikaa kymmenisen vuotta sitten, jolloin myös OJ287:n kuvantaminen tapahtui. Satelliitin radioantenni kulki lähes Kuuhun asti, mikä paransi kuvan erotuskykyä huomattavasti. Viime vuosina käytössä on ollut vain Maapallon laajuinen antenniverkosto, jossa erotuskyky on huonompi, Valtonen sanoo.