ESOn kaukoputkilla havaittiin spagettifikaatio

 eso2018fi — Tutkimustiedote / FT Pasi Nurmi

”Ajatus läheistä tähteä imevästä mustasta aukosta, kuulostaa lähinnä tieteiskirjalliselta tuotokselta, mutta juuri näin vuorovesihäiriötapahtumassa käy”, Matt Nicholl, joka on luennoitsija ja Royal Astronomical Societyn tutkija Birminghamin yliopistossa Yhdistyneessä kuningaskunnassa ja uuden tutkimuksen päätekijä, sanoi. Nämä vuorovesihäiriöt, joissa tähti venyy pitkäksi nauhaksi ja kokee niin kutsutun spagettifikaation musta aukon nielaistessa sen sisäänsä, ovat harvinaisia ja niitä on usein vaikea tutkia. 

Tähtitieteilijät ovat havainneet Euroopan eteläisen observatorion (ESO) ja muiden järjestöjen kaukoputkien avulla harvinaisen valoilmiön supermassiivisen mustan aukon repimästä tähdestä. Ilmiö, joka tunnetaan vuorovesihäiriötapahtumana, on lähin tähän mennessä havaittu tapahtuma hieman yli 215 miljoonan valovuoden päässä Maasta. Sitä on nyt tutkittu ennennäkemättömän yksityiskohtaisesti. Kuva ESO.

Tutkijaryhmä kohdisti ESO:n Very Large Telescope eli VLT-kaukoputken ja ESO:n New Technology Telescope eli NTT-kaukoputken uutta valonvälähdystä kohti, joka tapahtui viime vuonna supermassiivisen mustan aukon lähellä. Tavoitteena oli tutkia yksityiskohtaisesti, mitä tapahtuu, kun tällainen hirviö ahmii tähden sisuksiinsa.

Tähtitieteilijät tietävät, mitä teoriassa tässä tilanteessa pitäisi tapahtua. ”Kun epäonninen tähti vaeltaa liian lähellä supermassiivista mustaa aukkoa galaksin keskustassa, niin mustan aukon äärimmäinen painovoima repii tähden ohuiksi materiaalivirroiksi”, tutkimuksen tekijä Thomas Wevers ja ESO Fellow Santiagossa Chilessä sanoi. Tätä työtä tehdessään hän oli Cambridgen tähtitieteen instituutissa Englannissa. Koska osa tähdestä irti revityistä ohuista säikeistä putoaa mustaan aukkoon tämän prosessin aikana, niin tämä saa aikaan voimakkaan energiapurkauksen, jonka tähtitieteilijät voivat havaita.

Vaikka ilmiö on voimakas ja kirkas, niin tähtitieteilijöillä on tähän asti ollut vaikeuksia tutkia tätä valopurkausta, jota pölyn ja muun materian verho usein peittää. Vasta nyt tähtitieteilijät ovat voineet selvittää tämän tapahtuman alkuperää.

”Huomasimme, että mustan aukon tähden ahmiminen voi käynnistää voimakkaan ulospäin suuntautuvan materiaalin räjähdyksen, joka estää näkymäämme mustasta aukosta”, Samantha Oates, myös Birminghamin yliopistosta, kertoi. Näin tapahtuu, koska mustan aukon syödessä tähtiainesta siitä vapautuva energia kuljettaa tähden jäänteitä ulospäin.

Löytö oli mahdollinen, koska tutkimusryhmän tutkima vuorovesihäiriötapahtuma (tidal disruption event) AT2019qiz, löytyi vain vähän aikaa sen jälkeen, kun tähti oli revitty kappaleiksi. ”Koska saimme tehtyä havainnon aikaisin, niin itse asiassa näimme, miten pölyn ja muun materian muodostama verho rakentuu, kun musta aukko käynnisti voimakkaan materiaalin ulosvirtauksen nopeudeltaan jopa 10 000 km/s”, Kate Alexander, NASA Einstein Fellow Northwestern yliopistosta Yhdysvalloista, sanoi. ”Tämä ainutlaatuinen 'kurkistus verhon taakse' oli ensimmäinen mahdollisuus paljastaa kohdetta peittävän materiaalin alkuperä ja seurata reaaliajassa, miten se peittää mustan aukon.”

Tutkimusryhmä teki havaintoja At2019qiz:sta, joka sijaitsee spiraaligalaksissa Eridanuksen tähdistössä, kuuden kuukauden aikajaksolla, kun kohteen kirkkaus kasvoi ja hiipui sitten pois. ”Useat tutkimukset löysivät vuorovesihäiriötapahtuman hyvin nopeasti tähden revittyä kappaleiksi”, Wevers sanoi. ”Me kohdistimme välittömästi Maan pinnalla ja avaruudessa olevia teleskooppeja tuohon suuntaan nähdäksemme, miten valo oikeasti sai alkunsa”.

Seuraavien kuukausien aikana tapahtumasta tehtiin useita eri havaintoja eri tutkimuslaitteilla, kuten X-shooterilla ja EFOSC2:lla, jotka ovat tehokkaita Chilessä sijaitsevia ESO:n VLT:n ja ESO:n NTT:n instrumentteja. Nopeat ja kattavat havainnot kohteen ultraviolettisäteilystä, optisesta, röntgen- ja radioaalloista paljastivat ensimmäistä kertaa suoran yhteyden tähdestä virtaavan materiaalin ja mustan aukon lähettämän kirkkaan leimahduksen välillä. ”Havainnot osoittivat, että tähdellä oli suurin piirtein sama massa kuin omalla Auringollamme, ja että se menetti siitä noin puolet mustaan aukkoon, joka itse on yli miljoona kertaa massiivisempi”, Nicholl, joka on vierailevana tutkijana Edinburghin yliopistossa, sanoi.

Tutkimus auttaa meitä ymmärtämään paremmin supermassiivisia mustia aukkoja ja sitä, miten aine käyttäytyy äärimmäisissä painovoimaympäristöissä niiden ympärillä. Tutkimusryhmä sanoi, että AT2019QIZ voisi jopa toimia ”Rosettan kivenä” tulevien vuorovesihäiriötapahtumista tehtävien havaintojen tulkinnoissa. ESO:n Erittäin suuri teleskooppi (ELT), joka on suunniteltu aloittamaan toimintansa tällä vuosikymmenellä, antaa tutkijoille mahdollisuuden havaita yhä himmeämpiä ja nopeammin tapahtuvia vuorovesihäiriötapahtumia, joilla ratkaistaan mustan aukon fysiikan salaisuuksia.