Tähtitieteilijät löysivät poikkeuksellisen nopean ja kirkkaan kosmisen räjähdyksen, joka syntyi niin sanotun keskimassaisen mustan aukon hajottaessa tähden.
Tähtitieteilijät havaitsivat poikkeuksellisen nopean ja kirkkaan purkauksen kääpiögalaksissa, joka sijaitsee noin 500 miljoonan valovuoden päässä. Havainnot tehtiin useilla eri teleskoopeilla ympäri maailmaa, mukaan lukien La Palmalla sijaitsevilla teleskoopeilla GTC (Gran Telescopio Canarias) ja NOT (Nordic Optical Telescope), jossa Turun yliopisto on toisena omistajana.
CSS161010-nimellä tunnettu tapahtuma saavutti kirkkaimman huippunsa vain neljässä päivässä ja himmeni puoleen tästä hieman yli kahdessa päivässä. Ilmiön nopeuden vuoksi kohteen löytäminen ja sen myöhempien kehitysvaiheiden havainnointi oli erityisen haastavaa.
– Tähän mennessä tähtitieteilijät ovat havainneet vain noin kymmenkunta vastaavaa kosmista räjähdystä, mutta niiden alkuperä on tähän asti ollut mysteeri, kertoo Turun yliopiston professori Seppo Mattila, joka on yksi juuri ilmestyneen artikkelin pääkirjoittajista.
Tutkijaryhmä havaitsi kohteen spektrissä ominaisuuksia, jollaisia ei ole aiemmin nähty kosmisissa räjähdyksissä.
Näiden perusteella tutkijat pystyivät ensimmäistä kertaa päättelemään, mistä CSS161010:n kaltaiset purkaukset saavat alkunsa. Tutkijoiden mukaan tapahtuma oli lähtöisin niin sanotusta keskimassaisesta mustasta aukosta, joka hajotti tähden.
Ennennäkemättömät havainnot sulkevat pois supernovan
Tutkimuksessa havaittiin, että vedyn spektriviivat olivat poikkeuksellisen leveitä, mikä viittasi siihen, että kaasu laajeni erittäin suurilla nopeuksilla, jopa 10 prosenttia valon nopeudesta.
GTC- ja NOT-teleskoopeilla tehdyt havainnot osoittivat, että spektriviivat olivat kauttaaltaan sinisiirtyneitä niiden odotettuihin aallonpituuksiin nähden, mikä tarkoittaa, että kohteesta lähtenyt valo havaittiin odotettua lyhyemmillä aallonpituuksilla.
– Vastaavaa ei ole aiemmin havaittu ja tämä viittaa erittäin voimakkaaseen kaasun ulosvirtaukseen havaitsijan näkösäteen suunnassa, Katalonian avaruustutkimusinstituutissa sekä Espanjan Avaruustieteiden instituutissa tällä hetkellä työskentelevä artikkelin pääkirjoittaja tohtori Claudia Gutiérrez selittää.
– Emme olleet koskaan aiemmin törmänneet näin sinisiirtyneeseen vetyviivan profiiliin. Se oli sekä yllättävää että kiehtovaa, ja sai meidät tutkimaan mahdollisia yhteyksiä galaksiin, jossa purkaus tapahtui.
Havaintomme paljastivat purkauksesta ainutlaatuisia ominaisuuksia, joiden ansiosta tämän poikkeuksellisen tapahtuman luonne voidaan selittää, sanoo Gutiérrez, joka työskenteli havaintoja analysoidessaan Suomen ESO-keskuksessa Turun yliopistossa.
Tutkimus auttaa ymmärtämään mustien aukkojen syntyä ja kehitystä
Purkaus tapahtui kääpiögalaksissa, jossa on noin 400 kertaa vähemmän tähtiä kuin Linnunradassamme. Jos galaksin keskustassa on massiivinen musta aukko, myös sen massan on oltava huomattavasti pienempi kuin Linnunradan keskustan mustan aukon, mikä vastaa niin sanottua keskimassaista (100 - 100 000 auringon massaa) mustaa aukkoa.
– Toistaiseksi tällaisia mustia aukkoja on ollut äärimmäisen vaikeaa tunnistaa, ja tähtitieteilijät tuntevat vain kourallisen vahvistettuja tapauksia, Mattila kertoo.
– Tällaisten vaikeasti havaittavien mustien aukkojen tunnistaminen ja niiden ominaisuuksien selvittäminen on olennaista, jotta voidaan ymmärtää mustien aukkojen muodostumista ja kehitystä. Nämä keskimassaiset mustat aukot ovat rakennuspalikoita galaksien, kuten meidän Linnunratamme, keskuksista löytyville supermassiivisille mustille aukoille, joiden on havaittu olevan olemassa jo varhaisessa maailmankaikkeudessa, Mattila sanoo.
Tukholman yliopiston professori Peter Lundqvistin mukaan tämän kohteen spektriviivojen kehitys muistuttaa havaintoja aktiivisista galaksiytimistä, joissa tiedetään olevan supermassiivisia mustia aukkoja.
– Tämä samankaltaisuus on vahva todiste siitä, että CSS161010:een liittyy myös musta aukko, vaikkakaan ei kovin massiivinen. Keskimassaisen mustan aukon lähelle joutunut tähti tuhoutui, ja tapahtuma paljasti muuten näkymättömän mustan aukon. Muissa kääpiögalakseissa on todennäköisesti lisää tällaisia mustia aukkoja, ja meidän on seurattava vastaavan kaltaisia tapahtumia, jotta voimme tarkentaa näiden mustien aukkojen ominaisuuksia.
Nopeat purkaukset voidaan havaita uusien menetelmien ja kansainvälisen yhteistyön ansiosta
GTC-teleskoopin ja muiden teleskooppien tekemien korkealaatuisten spektrometristen havaintojen ansiosta tutkimuksessa pystyttiin paljastamaan purkauksen fysikaalinen alkuperä.
Tapahtuma löydettiin alunperin Catalina Real-Time Transient Survey -ohjelmassa.
Nykyaikaisen laajan näkökentän ja lyhyen aikavälin kuvauksen ansiosta tähtitieteilijät ovat viime aikoina alkaneet havaita yhä enemmän tällaisia harvinaisia ja nopeasti muuttuvia kosmisia ilmiöitä.
– Näiden kosmisten räjähdysten löytäminen ja analysointi on erityisen haastavaa niiden nopean kehityksen vuoksi. Tutkijaryhmän nopea reagointi mahdollisti kuitenkin korkealaatuisten spektrien saamisen, Gutiérrez sanoo.
– Vasta käynnistyneet ja tulevat koko havaittavissa olevan taivaan kattavat nopean aikaskaalan tutkimukset ovat tärkeitä, kun pyritään löytämään lisää tällaisia harvinaisia, nopeasti kehittyviä kohteita. Samaan aikaan uudet entistä tarkemmat mittalaitteet ovat ratkaisevassa asemassa niiden ominaisuuksien selvittämisessä. Olemme aikakauden kynnyksellä, joka on täynnä jännittäviä löytöjä, Mattila sanoo.
Tutkimus on julkaistu Astrophysical Journal -lehdessä
Kuvat
Kuva: Taiteilijan näkemys CSS161010-nimisestä purkauksesta, jossa pieni musta aukko hajottaa tähden. Kuva: Gabriel Pérez (IAC)
