ESO:n havaintolaitteella on löydetty Maata lähimpänä oleva musta aukko

ESO2007fi tutkimustiedote – Pasi Nurmi

Ryhmä tähtitietelijöitä Euroopan eteläiseltä observatoriolta (ESO) ja muista instituuteista on löytänyt mustan aukon vain 1000 valovuoden etäisyydeltä. Musta aukko on lähempänä aurinkokuntaamme, kuin mikään aikaisemmin tunnettu musta aukko. Se on osa kolmen tähden järjestelmää HR 6819, jonka tähdet voi nähdä paljain silmin.

Havainnekuvat tähtijärjestelmästä HD 6819, joka sisältää tähdenmassaisen mustan aukon ja joka on lähin toistaiseksi tunnettu musta aukko. Kuva ESO.

Tutkimusryhmä löysi todisteita näkymättömän kohteen olemassaololle tutkimalla kahden kumppanitähden liikkeitä ESO:n La Sillassa Chilessä sijaitsevan MPG/ESO 2.2-metrin kaukoputken avulla. Tutkimusryhmän mukaan tämä löytö voi olla ainoastaan jäävuoren huippu ja useita vastaavia mustia aukkoja voidaan jatkossa löytää.

"Olimme täysin yllättyneitä, kun ymmärsimme, että tämä on ensimmäinen tähtisysteemi, jossa on musta aukko ja järjestelmän voi nähdä paljain silmin", eläkkeellä oleva Tšekin Tiedeakatemian tutkija Prahasta ja yksi tutkimuksen tekijöistä Petr Hadrava sanoi. Teleskoopin tähdistössä sijaitseva tähtijärjestelmä on niin lähellä meitä, että sen voi nähdä eteläisellä pallonpuoliskolla pimeänä selkeänä yönä ilman kiikareita tai kaukoputkea. “Tämä systeemi sisältää Maata lähimpänä olevan mustan aukon, joka tunnetaan”, ESO:n tutkija ja tänään Astronomy & Astrophysics lehdessä julkaistun tutkimuksen päätekijä Thomas Rivinius sanoi.

Tutkimusryhmä havaitsi alunperin järjestelmää nimeltään HR 6819 ^[1] osana kaksoistähtitutkimusta. Heidän analysoidessaan havaintoja he olivat yllättyneitä löytäessään kolmannen aikaisemmin tuntemattoman kohteen HR 6819:stä, mikä osoittautui mustaksi aukoksi. FEROS spektrografin kanssa tehdyt havainnot MPG/ESO 2.2-metrin teleskoopilla La Sillassa osoittivat, että toinen kahdesta näkyvästä tähdestä kiertää näkymätöntä kohdetta kerran 40:ssä vuorokaudessa, kun taas toinen tähti on kauempana tästä sisemmästä parista.

ESO:n Garchingin eläkkeellä oleva tähtitieteilijä ja tutkimuksessa mukana ollut Dietrich Baade sanoi: “Havaintojen tekemisessä vaadittavat mittaukset 40 vuorokauden jakson selvittämiseksi täytyi ajoittaa useiden kuukausien aikavälille. Tämä oli mahdollista ainoastaan ESO:n ainutlaatuisen havainto-ohjelman avulla (service-observing scheme), jossa ESO:n henkilökunta tekee havainnot niitä tarvitsevien tutkijoiden puolesta”.

HR 6819:ssä piileksivä musta aukko on yksi ensimmäisistä tunnetuista tähden massaisista mustista-aukoista, jotka eivät vuorovaikuta voimakkaasti ympäristönsä kanssa ja siitä syystä ovat oikeasti näkymättömiä. Tutkimusryhmä pystyi kuitenkin osoittamaan sen olemassaolon ja laskemaan sen massan tutkimalla sisemmän tähtiparin toisen tähden rataa. “Näkymätön kohde, jonka massa on ainakin neljä kertaa Auringon massan suuruinen voi olla ainoastaan musta aukko”, Chilessä työstentelevä Rivinius totesi.

Tähtitieteilijät ovat tähän päivään mennessä löytäneet omasta galaksistamme mustia aukkoja vain muutaman tusinan verran, joista lähes kaikki vuorovaikuttavat voimakkaasti ympäristönsä kanssa ja näkyvät siksi tässä vuorovaikutuksessa vapautuvan voimakkaan röntgensäteilyn vuoksi. Tutkijat ovat kuitenkin arvioineet, että Linnunradan elinaikana huomattavasti useampi tähti on elämänsä loppuvaiheessa romahtanut mustaksi aukoksi. 

Hiljaisen ja näkymättömän mustan aukon löytyminen HR 6819:sta antaa vihjeen siitä, missä yhä useampi musta aukko saattaa Linnunradassamme lymytä. “Tuolla jossain on oltava satoja miljoonia mustia aukkoja, mutta me tunnemme niistä vain muutaman. Kun tiedämme mitä pitäisi etsiä, niin meillä on paremmat edellytykset myös niiden löytämiselle”, Rivinius sanoi. Baade vielä lisäsi sanomalla, että mustan aukon löytyminen näin lähellä olevasta kolmoisjärjestelmästä tarkoittaa sitä, että näemme ainoastaan “jäävuoren huipun”.

Jo nyt tähtitieteilijät uskovat, että tämä löytö voi auttaa toisenkin systeemin ominaisuuksien selventämisessä. “Huomasimme, että toinenkin järjestelmä nimeltään LB-1 voi olla myös vastaavanlainen kolmoisjärjestelmä, vaikka sen varmistaminen vaatiikin lisähavaintoja”, tutkimuksessa mukana ollut ESO:n tutkijatohtori Marianne Heida sanoi. 

"LB-1 on hieman kauempana Maasta, mutta tähtitieteellisessä mittakaavassa silti melko lähellä, mikä merkitsee sitä, että mahdollisesti tällaisia järjestelmiä on huomattavasti enemmän. Löytämällä näitä kohteita enemmän ja tutkimalla niitä tarkemmin opimme uusia asioita näiden harvinaisten tähtien muodostumisesta ja kehityksestä. Tiedämme, että nämä tähdet aloittavat elämänsä massaltaan yli kahdeksan kertaa Auringon suuruisina ja niiden elämä päättyy supernovaräjähdykseen, josta jää jäljelle musta aukko", Heida jatkoi.

Tällaisten kolmoisjärjestelmien löytyminen, joissa on sisempi pari ja sitä kiertävä kaukaisempi tähti, voivat antaa lisätietoa väkivaltaisista kosmisista yhdistymisistä, jotka saavat aikaan riittävän voimakkaita gravitaatioaaltoja, jotta ne pystytään havaitsemaan Maasta käsin. Jotkin tähtitieteilijät uskovat, että vastaavissa järjestelmissä kuten HR 6819 tai LB-1 yhdistymisiä voi tapahtua, mutta silloin sisempi pari koostuisi kahdesta mustasta aukosta tai musta aukko neutronitähti parista. 

Kaukaisempi ulompi kohde voi vetovoimallaan vaikuttaa sisempään pariin siten, että se laukaisee yhdistymisen ja gravitaatioaaltojen syntymisen. Vaikka HR 6819:ssä ja LB-1:ssä on vain yksi musta aukko eikä ainuttakaan neutronitähteä, niin nämä järjestelmät voivat silti auttaa tutkijoita ymmärtämään, miten kolmoistähtitärjestelmissä tähtien välisiä törmäyksiä tapahtuu.

Huomautukset

[1] HR 6819 tunnetaan myös nimellä QV Telescopii (QV Tel). Tähtijärjestelmä sijaitsee eteläisellä tähtitaivaalla Teleskoopin tähdistössä (RA 18h 17m 07.53179s Dec −56° 01′ 24.0876″) ja tähti on luokiteltu muuttuvaksi (?) tähdeksi, jonka kirkkaus vaihtelee 5,31 ja 5,38 magnitudin välillä. Parallaksimittaukset ovat osoittaneet tähden etäisyydeksi 1 120 valovuotta.

Kuten havainnot osoittavat, aikaisemmat tiedot tähdestä ovat olleet vähintäänkin epätarkkoja.