Chandra-avaruusteleskoopppi

Noin 3500 mustaa aukkoa yhdessä kuvassa – mukana supermassiivisia superaukkoja

To, 01/05/2017 - 22:23 Jari Mäkinen
Chandra Deep Field-South

Röntgensäteilyn alueella taivasta havaitseva Nasan Chandra-avaruusteleskooppi on ottanut huiman kuvan:  11,5 viikon valotusajan vaatineessa, täydenkuun kokoisen alueen näyttävässä kuvassa on näkyvissä noin 5000 kohdetta.

Tämä on siis Chandra-teleskoopin vastine aiemmin Hubble-avaruusteleskoopilla otetulle "syvän taivaan kuvalle", monista yksittäisistä hyvin pitkään valotetuista havainnoista koostetulle kuvalle, missä näkyy paljon hyvinkin heikkovaloisia kohteita – pääasiassa galakseja.

Siinä missä Hubblen kuva on otettu näkyvän valon alueella, on Chandran kuvassa suurenergistä röntgensäteilyä lähettäviä kohteita, jotka tyypillisesti ovat tähtitaivaan järeimpiä taivaankappaleita tai hyvin suurienergisiä ilmiöitä. 

Nasa kertoo tiedotteessaan, että tätä Chandra Deep Field-South -nimen saanutta kuvaa on valotettu yhteensä seitsemän miljoonan sekunnin ajan, eli 11,5 viikkoa.

Kuva on otettu eteläisellä tähtitaivaalla sijaitsevan Sulatusuunin tähdistön suuntaan, koska siellä sijaitsee suuri galaksijoukko ja siihen suuntaan voi nähdä hyvin ulos Linnunradan oman kaasun ja kohteiden pahemmin häiritsemättä. Samaa aluetta on kuvattu aikaisemminkin, koko ajan yhä heikompia kohteita mukaan ottaen.

Erityisen kiinnostavaksi kuvan tekee se, että siinä on kaikkein suurin koskaan havaittu keskittymä supermassiivisia mustia aukkoja, eli sinänsä jo varsi hurjien mustien aukkojen kaikkein raskaimpia versioita. 

Lisäksi kuvasta tutkijat ovat löytäneet supermassiivisia superaukkoja, joiden massat ovat jopa 10 miljardia kertaa oman Aurinkomme massan verran. "Tavallinen" supermassiivinen musta aukko on noin 100 000 kertaa Aurinkoa massiivisempi.

Koska tästä suuresta mustien aukkojen paljoudesta voidaan erottaa eri ikäisiä kohteita, voidaan nyt saada lisätietoa siitä, miten mustat aukot kehittyvät vuosimiljardien aikana. Näyttää siltä, että niitä alkoi syntyä noin kaksi miljardia vuotta vanhassa maailmankaikkeudessa, ja ne ovat nähtävästi syntyneet rykäyksittäin – eivät vähitellen aineen kerääntyessä niihin tasaiseen tahtiin. Ovatko aukot siis hotkineet sisäänsä suuria suupaloja kerrallaan?

Todennäköisesti näiden supermassiivisten mustien aukkojen siemenet ovat olleet varsin massiivisia, eli 10 000 – 100 000 Auringon massaa. Aiemmin oletettiin, että myös supermassiiviset aukot olisivat alkaneet kehittyä pienemmistä, vain noin sadan Auringon massaisista massakerääntymistä. Normaalit mustat aukot syntyvät Aurinkoa parikymmentä kertaa suurempien tähtien romahtaessa kasaan elämänsä lopussa; supermassiiviset aukot vaativat jotain muuta syntyäkseen.

Mustat aukot eivät sinällään säteile näkyvää valoa, röntgensäteilyä tai muutakaan sähkömagneettista säteilyä ympärilleen, mutta niiden ympärillä oleva kuumasta kaasusta koostuva, suurella nopeudella pyörivä kerääntymäkiekko lähettää voimakkaasti suurienergisiä säteitä, etenkin röntgensäteilyä. 

Kaukaiset, kuvassa selvästi näkyvät galaksit puolestaan kätkevät keskelleen suuria mustien aukkojen ryppäitä, jotka säteilevät voimakkaasti. Kaukaisimmat tällaiset ovat tässä Chandran ottamassa kuvassa 12,5 miljardin valovuoden päässä, eli ne ovat syntyneet pian maailmankaikkeuden syntymän jälkeen. 

Samaa aluetta taivaalta on kuvattu myös Hubble-avaruusteleskoopilla, ja sen ottamista kuvista on voitu paikantaa yli 2000 Chandran kuvassa näkyvää galaksia. Nämä sijaitsevat 12 – 13 miljardin valovuoden päässä meistä.

Tulokset julkistettiin tänään Yhdysvaltain astronomisen yhdistyksen kokouksessa.

Lisätietoa kuvasta (ja sen edellisistä versioista) on täällä: www2.astro.psu.edu/users/niel/cdfs/cdfs-chandra.html

Video: Mustan aukon tuhovoima kauniina animaationa

Monet kuvittelevat mustat aukot kosmisiksi pedoiksi, jotka imevät sisäänsä kaikki ympärillään olevat tähdet, planeetat ja muun aineen.

Tämä pitääkin paikkansa – ja ei pidä. Jos esimerkiksi Aurinko muuttuisi nyt mustaksi aukoksi, se ei imisi maapalloa sisäänsä, vaan sen vetovoima pysyisi samana kuin aikaisemmin.

Mutta jos jokin tähti tulee lähelle suuren mustan aukon tapahtumahorisonttia, niin sitten alkaakin tapahtua. 

Tämä NASAn tekemä video kertoo koodinimellä ASASSN-14li tunnetusta tapauksesta, jonka havaitsivat kolme avaruudessa olevaa röntgenalueella toimivaa teleskooppia (NASAn Chandra ja Swift sekä ESAn XMM-Newton) marraskuussa 2014. Se havaittiin 290 miljoonan valovuoden päässä olevassa galaksissa PGC 043234.

Tuhoon tuomittu tähti lähestyy videolla mustaa aukkoa (jonka voi havaita vain taustalla olevien tähtien häipyessä tapahtumahorisontin kohdalla) ja kun tähti on tarpeeksi lähellä, siitä alkaa virrata kaasua mustaan aukkoon. Painovoima saa aikaan vuorovesivoimia, jotka muovaavat voimakkaasti tähteä.

Tapahtumahorisontti on mustan aukon ympärillä oleva etäisyys, jonka sisäpuolelta edes valo ei pääse pakenemaan; se ei ole siis mustan aukon "pinta", mutta näyttäytyy sellaisena, koska sen sisäpuolelta emme voi nähdä mitään.

Koko tähti imeytyy nopeasti mustaan aukkoon ja jäljelle jäävä kaasu tähdestä levittäytyy lähiavaruuteen. 

Mutta tapahtuma ei suinkaan ole ohi: musta aukko ei pysty imemään koko tähteä kerralla, vaan vähitellen. Siksi sitä kiertää vinhasti pyörivä, kuumasta kaasusta koostuva kerääntymäkiekko. Kiekon alaosassa kaasu valuu mustaa aukkoon, mutta muu osa kiekosta hohtaa kirkkaasti voimakkaan röntgensäteilyn aallonpituusalueella.

Mustan aukon nielemisvaikeuksien vuoksi osa kaasusta myös suihkuaa pyörimisakselin napojen kohdilta ulos avaruuteen komeina kaasupatsaina, jotka osoittavat niin ylös kuin alaskin.

Tällaisia kerääntymiskiekkoja ja tapauksia, joissa tähti imeytyy mustaan aukkoon, tiedetään varsin paljon ja niitä havaitaan koko ajan lisää.

Tätä kyseistä tapahtumaa selittävä tutkimus julkaistiin viime lokakuussa Nature-tiedelehdessä ja siitä kerrottiin aikaisemmin mm. tässä Chandra-teleskoopin tutkijaryhmän tiedotteessa.

Päivän kuva 12.6.2013: ”Jumalan käsi”

Ke, 06/12/2013 - 08:58 Markus Hotakainen

Lopullinen todiste…? Ehkä joidenkin mielestä, mutta todellisuudessa kuvassa näkyy tähden räjähdyksessä syntynyt laajeneva kaasupilvi, jonka sen keskellä oleva pulsari eli vinhasti pyörivä neutronitähti PSR B1509-58 saa säteilemään röntgenalueella. ”Käden” eli noin 150 valovuoden läpimittaisen kaasupilven keskellä oleva pulsari pyörähtää akselinsa ympäri seitsemän kertaa sekunnissa. Kohde sijaitsee eteläisellä taivaalla Harpin tähdistössä ja sen etäisyys on 17 000 valovuotta. Kuvan on ottanut Chandra-avaruusteleskooppi: värit eivät ole todellisia, vaan ne kertovat röntgensäteilyn voimakkuudesta. Sinisiltä alueilta tuleva säteily on voimakkainta, punaisilta tuleva heikointa.