Tapahtuma: Mustan aukon tähtiateria

11. helmikuuta 2022 tapahtui poikkeuksellinen kosminen tapahtuma miljardien valovuosien päässä Maasta. Tähti uskaltautui liian lähelle supermassiivista mustaa aukkoa, mikä johti harvinaiseen ilmiöön, jota kutsutaan vuorovesihäiriötapahtumaksi (TDE).

TDE:n aikana mustan aukon valtavat gravitaatiovoimat repivät tähden kappaleiksi ja luovat “spagettifikaatioksi” kutsuttuja ainevirtoja. Kun tämä aine putoaa mustaan aukkoon, se vapauttaa kirkkaan energiasuihkun, jonka tähtitieteilijät voivat havaita.

Löytö: Kirkas välähdys pimeydessä

Zwicky Transient Facility -tähtitieteellinen tutkimus havaitsi ensimmäisenä AT 2022cmc -nimeä kantavan TDE:n. Sen poikkeuksellinen kirkkaus herätti välittömästi huomiota ja ylitti gammavälähdykselle asetetut odotukset.

Dopplerilla vahvistettu suihku: Kosminen majakka

Tutkijat havaitsivat pian, että mustan aukon suihku oli suunnattu suoraan Maahan, mikä johti “Dopplerin vahvistavaan” vaikutukseen. Tämän vaikutuksen ansiosta suihku näytti vielä kirkkaammalta, mikä mahdollisti TDE:n havainnoinnin ennennäkemättömällä tarkkuudella.

TDE:n merkitys: Ikkuna supermassiivisiin mustiin aukkoihin

TDE:t ovat uskomattoman harvinaisia, ja niitä on havaittu vain kourallinen. AT 2022cmc:n ainutlaatuiset ominaisuudet antavat arvokasta tietoa supermassiivisten mustien aukkojen muodostumisesta ja kehityksestä.

Spektaakkelin taustalla oleva tiede

Gravitationaalivoimat ja spagettifikaatio

Mustan aukon gravitaatiovoimat ovat niin voimakkaita, että ne voivat vääristää ja venyttää tähtiä tunnistamattomiksi. Tämä prosessi, jota kutsutaan spagettifikaatioksi, luo ohuita ainevirtoja, jotka syöttävät mustaa aukkoa.

Suihkun muodostuminen ja Doppler-vahvistus

Kun tähden repimä aine putoaa mustaan aukkoon, se vapauttaa energiaa suihkun muodossa. Jos suihku sattuu osoittamaan kohti Maata, Doppler-ilmiö vahvistaa sen kirkkautta, mikä helpottaa havaitsemista.

Gammapurkauksien rooli

Gammapurkaukset ovat voimakkaita räjähdyksiä, jotka tapahtuvat, kun massiiviset tähdet romahtavat. Vaikka AT 2022cmc:n kirkkaus viittasi aluksi gammapurkaukseen, lisäanalyysit paljastivat toisen lähteen: supermassiivisen mustan aukon.

TDE-tutkimuksen tulevaisuus

AT 2022cmc:n löytö on avannut uusia mahdollisuuksia TDE:iden ja supermassiivisten mustien aukkojen tutkimiseen. Tähtitieteilijät käyttävät nyt tätä tapahtumaa mallina etsiäkseen ja luonnehtiakseen lisää TDE:itä, mikä antaa syvemmän ymmärryksen näistä kosmisista ilmiöistä.

Tähtitieteilijät ovat löytäneet universumin siihen asti kirkkaimman tunnetun kohteen, 12 miljardia valovuoden päässä sijaitsevan kvasaarin. Tämä kvasaari, jonka virallinen nimi on J059-4351, on galaksin hohtava ydin, joka loistaa yli 500 biljoonaa kertaa kirkkaammin kuin oma aurinkomme.

Mikä on kvasaari?

Kvasaarit ovat kosmoksen kirkkaimmat kohteet. Niitä syöttävät supermassiiviset mustat aukot, jotka ahmivat aktiivisesti kaasun ja pölyn muodostamaa kiertävää kiekkoa. Mustan aukon ympäri pyörivän aineen aiheuttama kitka vapauttaa hohtavaa lämpöä, jota voidaan havaita kaukaa.

Ennätyksen rikkonut kvasaari

Kvasaari J059-4351 on kirkkaimmin loistava kohde, joka on koskaan havaittu. Sitä syöttää musta aukko, joka nielee joka päivä yli yhden Auringon massan verran ainetta, mikä tekee siitä nopeimmin kasvavan mustan aukon, jonka tiedemiehet ovat koskaan nähneet.

Mustan aukon ympärillä oleva kertymäkiekko on 15 000 kertaa pidempi kuin Auringon ja Neptunuksen välinen etäisyys. Kiekon hehku on kirkas, sillä se vapauttaa käsittämättömän suuria määriä energiaa.

Kuinka tähtitieteilijät löysivät kvasaarin

Tutkijat havaitsivat erittäin kirkkaan kvasaarin tietämättään kuvista, jotka otettiin vuonna 1980 Schmidt Southern Sky Survey -teleskoopilla Australiassa. He tunnistivat sen kuitenkin aluksi virheellisesti tähdeksi.

Yleensä tähtitieteilijät löytävät kvasaareja koneoppimismallien avulla, jotka on koulutettu tutkimaan laajoja alueita taivasta etsimässä kohteita, jotka näyttävät olemassa olevilta kvasaareilta jo olemassa olevissa tiedoissa. Tämän vuoksi on vaikeampaa havaita epätavallisen kirkkaita kvasaareja, jotka poikkeavat kaikesta aiemmin nähdystä.

Viime vuonna tutkimuksen tekijät päättelivät, että kohde oli itse asiassa kvasaari käyttämällä teleskooppia Siding Springin observatoriossa Australiassa. He jatkoivat tutkimuksia käyttämällä tietoja VLT:ltä (Very Large Telescope) Chilessä voidakseen määrittää, että kvasaari oli kirkkaampi kuin mikään aiemmin nähty.

Kvasaarin keskustassa oleva musta aukko

Kvasaarin J059-4351 keskustassa oleva musta aukko painaa suunnilleen saman verran kuin 17 miljardia aurinkoa. Se on ahne ja kuluttaa vuosittain jopa 413 Auringon verran ainetta.

Kun musta aukko kuluttaa ainetta, se vapauttaa suunnattomia määriä energiaa. Tämä energia lämmittää kertymäkiekon 10 000 celsiusasteen lämpötilaan ja luo voimakkaita tuulia, jotka kiertäisivät Maapallon sekunnissa.

Kvasaarin tulevaisuus

Kvasaarin J059-4351 valon pääseminen meille kesti noin 12 miljardia vuotta. Tämä tarkoittaa, että näemme kvasaarin sellaisena kuin se oli 12 miljardia vuotta sitten.

Siihen aikaan maailmankaikkeus oli paljon nuorempi ja kaoottisempi kuin nykyään. Siinä leijui vapaana enemmän kaasua ja pölyä, mikä tarjosi mustalle aukolle runsaasti ravintoa.

Ajan myötä suuri osa maailmankaikkeuden kaasusta ja pölystä on kuitenkin kasautunut tähdiksi ja galakseiksi. Tämä tarkoittaa, että mustilla aukoilla ei ole enää yhtä paljon ainetta ravinnokseen kuin maailmankaikkeuden alkuaikoina.

Tämän seurauksena kvasaarin J059-4351 keskustassa oleva musta aukko lakkaa lopulta kasvamasta. Wolf uskoo, ettei mikään tule koskaan ylittämään tätä universumin kirkkaimman kohteen ennätystä.