perjantai 6. tammikuuta 2017

Tähti päätyi supermassiiviseen mustaan aukkoon

Kerrin musta aukko luo ympärilleen ergosfäärin, jossa
aika-avaruuskudos pyörii musta aukon mukana.
Kuva Wikimedia Commons.
Vuonna 2015 All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN) havaitsi tähtimäisen kohteen kirkastumisen taivaalla, joka sai tunnuksekseen ASASSN-15lh. Aluksi se vaikutti erittäin kirkkaalta supernovalta, joita seurantaohjelmassa etsitään. Laskelmat kuitenkin osoittivat, että kohteen kirkkaus täytyi olla yli kaksikymmenkertainen Linnunradan kirkkauteen verrattuna, joten epäilykset kohteen alkuperästä heräsivät.

Kansainvälinen tutkijaryhmä[1], johtajanaan Giorgos Leloudas (Weizmann Institute of Science, Israel, ja Dark Cosmology Centre, Tanska) on julkaissut tutkimuksen[2], jonka mukaan kyseessä ei ollut supernova. Tutkimusryhmän tuloksen mukaan kyseinen ilmiö oli aiheutunut supermassiiviseen mustaan aukkoon päätyneestä tähdestä.

Kaiken lisäksi osoittautui, että mikä tahansa musta aukko ei näin suurta kirkastumaa saa aikaiseksi, vaan asialla täytyy olla nopeasti itsensä ympäri pyörivä, ns. Kerrin musta aukko, joka sijaitsee galaksin keskustassa noin 4 miljardin valovuoden etäisyydellä.

Pyörivän mustan aukon tapahtumahorisontin ulkopuolelle syntyy ns. ergosfääri, jonka alueella aika-avaruus pyörii mustan aukon mukana valonnopeudella. Näin ollen tilanne muuttuu merkittäväksi tavalliseen mustaan aukkoon verrattuna ja lopputuloksena ergosfäärin alueelle joutunut tähti tuhoutuu voimakkaan vuorovesivoiman vaikutuksesta ja materia syöksyy mustaan aukkoon.

Vastaavia vuorovesi-ilmiön aikaansaamia kirkastumisia tunnetaan vain kymmenkunta, joten jokainen uusi havainto on erittäin tervetullut ja mielenkiintoinen.

Lähestyessään supermassiivista Kerrin mustaa aukkoa, tähti kokee voimakkaan vuorovesivoiman. Se venyy pitkäksi nauhaksi (engl. spaghettified) muodostaen voimakkaan sokkiaallon törmätessään mustaa aukkoa kiertävään kertymäkiekkoon. Törmäys kuumentaa materian äärimmäisen kuumaksi, josta seuraa hyvin kirkas sähkömagneettisen säteilyn (valon) burske. Tapahtuma muistuttaa valokäyrältään suuren supernovan räjähdystä, vaikka törmäävä tähti ei olekaan riittävän massiivinen muuttuakseen supernovaksi.

Yli kymmenen kuukauden seuranta ja spektroskooppiset havainnot osoittivat, että kyseinen musta aukko ei voi olla tavallinen, vaan itsensä ympäri hyvin nopeasti pyörivä musta aukko, joka tunnetaan Kerrin aukkona. Mustan aukon massaksi laskettiin 100 miljoonaa auringonmassaa, joten normaalina mustana aukkona se ei pystyisi spagetoimaan tähteä tapahtumahorisonttinsa ulkopuolelta.

Huomautukset

[1] Tutkimusryhmään kuului kymmeniä tutkijoita hyvin monista tutkimuslaitoksista ja maista. Ryhmässä työskenteli myös kolme suomalaista tutkijaa: T. Kangas, E. Kankare ja S. Mattila kaikki Tuorlan observatoriosta (Department of Physics and Astronomy, University of Turku).

[2] The Superluminous Transient ASASSN-15lh as a Tidal Disruption Event from a Kerr Black Hole., joka löytyy osoitteesta http://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1644/eso1644a.pdf