Suomalaisten johtama tutkimus johti merkittävään havaintoon

Relativistinen suihku mustasta aukosta.
Kuva (Mattila, Perez-Torres, et al.; Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF)

Tuorlan observatoriossa työskentelevän tähtitieteilijän Seppo Mattilan^[2] johtama kansainvälinen ^[1] mustan aukon läheisyydessä riipiytyvän tähden synnyttämästä ainesuihkusta
tutkimusryhmä on tehnyt merkittävän havainnon

Kaksi galaksia, jotka tunnetaan luettelotunnuksella ARP 299, törmäävät toisiinsa noin 150 miljoonan valovuoden etäisyydellä. Törmäyksen vaikutuksesta galaksin ytimessä olevan supermassiivisen mustan aukon vaikutuspiiriin joutuneet tähdet riipiytyvät hajalle ja materia päätyy kertymäkiekkoon mustan aukon ympärille.

Varsinainen havainto käsittää noin kahden auringonmassaisen tähden hajoamista 20 miljoonan auringonmassaisen musta aukon läheisyydessä. Lähestyessään mustaa aukkoa tähteen syntyy vuorovesihäirötapahtumaksi (tidal disruption event, TDE) kutsuttu ilmiö. Itse ilmiötä on havaittu harvoin ja koskaan aikaisemmin havainnot eivät ole olleet näin tarkkoja.

"Emme ole koskaan ennen kyenneet suoraan havaitsemaan suihkun muodostumista ja kehitystä yhdestä näistä tapahtumista", kertoi astronomi Miguel Perez-Torres Andalusian Astrofysiikan instituutista Granadassa Espanjassa.

Vuorovesivoimat riipivät lähestyneen tähden kokonaan ja aine joutuu mustaa aukkoa kiertävään kertymäkiekkoon. Kiekossa tiheys ja lämpötila ovat hyvin korkeat ja kertymäkiekko säteileekin hyvin voimakkaasti lähes kaikilla sähkömagneettisen säteilyn aallonpituuksilla. Kertymäkiekosta aine siirtyy hiljalleen mustan aukon tapahtumahorisontin yli itse mustaan aukkoon.

Kaikki kertymäkiekkoon päätynyt aine ei kuitenkaan päädy mustaan aukkoon, vaan voimakkaan magneettikentän vaikutuksesta osa aineesta siirtyy musta aukon pyörimisakselin navoille ja syöksyy avaruuteen lähes valonnopeudella.

Ensimmäiset havainnot tehtiin vuonna 2005 jolloin havaittiin Arp 299-B AT1 nimettyä tapahtumaa Kanariansaarten La Palmalla sijaitsevalla William Herschel -infrapunateleskoopilla. Havainto tehtiin 30. tammikuuta (2005). Seuraava havainto tehtiin 17. heinäkuuta Kansallisen tiedesäätiön (NSF) Very Long Baseline Array eli VLBA-radioteleskoopilla.

”Ajan kuluessa kohde pysytteli kirkkaana niin infrapuna- kuin radiotaajuuksilla, mutta ei ollut havaittavissa näkyvän valon tai röntgensäteilyn aallonpituuksilla” kertoo Seppo Mattila. Hänen mukaansa ”Todennäköinen selitys on se, että tähtienvälinen paksu kaasu- ja pölypilvet lähellä galaksin keskustaa absorboivat säteilyn näillä aallonpituuksilla ja säteilevät sen edelleen infrapunaisella aallonpituusalueella”.

Kymmenen tutkimusvuoden jälkeen tutkijat olivat kyenneet seuraamaan suihkun kehitystä niin infrapunaisensäteilyn kuin radioaaltojen aallonpituuksilla ja he havaitsivat suihkun etenevän suurella nopeudella (yhdessä suunnassa) kuten oli odotettavissakin kun kyseessä on relativistinen suihku.

Tutkijat ovat jo pitkään arvioineet, että TDE-ilmiöt ovat paljon yleisempiä kuin mitä olemme pystyneet havaitsemaan. Suurin osa galakseista pitää keskellään supermassiivista mustaa aukkoa mutta ne kätkeytyvät pöly- ja kaasupilvien taakse ja ovat ”näkymättömiä” kuten Arp299 ja oman Linnunratamme keskustassa oleva Sagitarius A*. Seppo Mattilana mukaan havainto on vain jäävuoren huippu toistaiseksi meille piilossa olevan TDE-ilmiöiden joukosta. Tulevat havainnot tulevat lisäämään tietämystämme ilmiöstä merkittävästi.

Huomautukset

[1] Tutkimus “A dust-enshrouded tidal disruption event with a resolved radio jet in a galaxy merger” julkaistiin Science tiedejulkaisussa 14.6. 2018 (eaao4669 DOI: 10.1126/science.aao4669).

[2] Seppo Mattilan lisäksi mukana tutkimuksessa on ollut useita suomalaisia tutkijoita. Kaikkiaan artikkelin kirjoittajiksi on merkitty 36 tutkijaa 26 eri tutkimuslaitoksesta tai yliopistosta.

Kuva (Mattila, Perez-Torres, et al.; Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF)