Kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä on käyttänyt La Palman Gran Telescopio Canariasin optista HiPERCAM-kameraa sekä kansainvälisessä avaruusasemassa sijaitsevaa NASA:n NICER-röntgenobservatoriota luodakseen videon kasvavasta mustasta aukosta ennennäkemättömällä tarkkuudella. Tutkimus on lisännyt tieteen ymmärrystä mustien aukkojen välittömästä ympäristöstä.
Mustat aukot voivat syödä lähellä olevan tähden ja luoda valtavan kokoisia kertymäkiekkoja sen ympärillä. Niiden massiivinen painovoima ja magneettikentän vaikutus voivat aiheuttaa koko järjestelmän säteilyn vaihtelua erittäin nopeasti.
Southamptonin yliopiston ja Turun yliopiston tutkijoiden tarkasteleman mustan aukon järjestelmän nimi on MAXI J1820+070, ja se löydettiin ensimmäisen kerran vuoden 2018 alussa.
– Kyseinen musta aukko on vain noin 10 000 valovuoden päässä omassa galaksissamme. Se painaa noin seitsemän auringon verran, ja tämä valtava massa luhistui alle viidenkymmenen kilometrin tilaan, kertoo tutkijatohtori Alexandra Veledina Turun yliopistosta.
Tällaisten järjestelmien tutkiminen on yleensä erittäin vaikeaa niiden kaukaisen sijainnin takia. HiPERCAM- ja NICER-instrumentit antavat kuitenkin mahdollisuuden tallentaa järjestelmästä valon muutoksia yli kolmesataa kuvaa sekunnissa. Taiteilijan mallinnuksen avulla näistä kuvista on mahdollista tehdä video, jossa näkyvät myös röntgenvalon voimakkaat loimut tarkasti.
– Videon tekemiseen käytettiin todellista dataa, mutta nopeutta vähennettiin kymmenesosaan sen todellisesta nopeudesta, jotta ihmisen silmä havaitsisi nopeimmat leimahdukset. Jotkut niistä kestävät vain millisekunteja, Veledina sanoo.
Veledina oli mukana Southhamptonin yliopiston johtamassa tutkimuksessa. Hän työskentelee tutkijatohtorina professori Juri Poutasen johtamassa Turun yliopiston korkeaenergisen astrofysiikan tutkimusryhmässä.
Tutkimus lisää ymmärrystä mustista aukoista
Tutkijat havaitsivat myös, että röntgentason laskuihin liittyy näkyvän valon nousua. Nopeimpien näkyvän valon välähdysten havaittiin nousevan sekunnin sisällä röntgenloimun jälkeen. Ilmiö on onnistuttu havaitsemaan kahdesti aiemmin, muttei koskaan näin yksityiskohtaisesti.
Southamptonin yliopiston jatko-opiskelijan ja artikkelin pääkirjoittajan John Paicen mukaan se, että tutkijat ovat nyt nähneet valon nousun kolmessa järjestelmässä, vahvistaa ajatusta, että tämä on yhteinen piirre kasvavissa mustissa aukoissa.
– Jos tämä on totta, se voi kertoa meille jotain perusteellista kaasuvirtojen toiminnasta näiden kiehtovien kosmisten kohteiden ympärillä, Paice sanoo.
Mustien aukkoien ympärillä olevien kaasuvirtojen fysiikan ja luonteen ymmärtäminen on kuuma aihe astrofysiikan tutkimuksessa. Professori Juri Poutasen johtama tutkimusryhmä on ollut näihin liittyvien teoreettisten ja havainnollisten tutkimusten eturintamassa jo vuosia. Veledina on esimerkiksi toiminut päätutkijana vastaavassa tutkimuksessa, joka koski mustaa aukkoa Swift J1753.5−0127, ja jossa käytettiin Hubble-avaruusteleskooppia ja Euroopan avaruusjärjestön XMM-Newton -röntgensatelliittia.
– Mustan aukon tapahtumahorisontin lähellä toimivien prosessien ymmärtäminen vaatii lisää tutkimuksia, jotka eivät kata vain erilaisia spektrialueita, kuten optista valoa ja röntgenvaloa, vaan myös instrumentteja, jotka pystyvät tekemään havaintoja korkealla aikaresoluutiolla. HiPERCAM ja NASA:n NICER mahdollistavat tällaiset tutkimukset, Veledina sanoo.
