Kauan aikaa näytti siltä, että salaperäisiä mustia aukkoja oli olemassa yksinomaan teoreettisten fyysikkojen mielessä. Nyt nykyaikaisen tieteen saavutusten ansiosta on käynyt selväksi: niitä on todella olemassa. 14. syyskuuta 2015 gravitaatioaallot heilahtelivat ensin avaruus-aikaa amerikkalaisissa LIGO-ilmaisimissa. Albert Einsteinin (1879–1955) ennustamana 100 vuotta aikaisemmin avaruusaikaisen aaltoilun todisteet ovat samalla kokeellinen todiste mustien reikien fyysisestä olemassaolosta.
Ensimmäinen mitattu signaali GW150914 syntyi kahdesta mustasta reiästä, joissa oli 36 ja 29 aurinkopainoa, jotka ympäröivät toisiaan binaarisen tähtijärjestelmän muodossa, kunnes ne lopulta sulautuivat 62 aurinkomassan esineeseen.
Muutamaa kuukautta myöhemmin tutkijat tallensivat painovoima-aallot lähteestä GW151226 samanlaisesta järjestelmästä. Nämä tapahtumat järkyttyivät valtavasti avaruus-ajan rakenteesta. Ja vaikuttavalla tavalla he vahvistivat tämän tuntemattoman kosmisen hirviön olemassaolon.
Mutta mitä tavallinen ihminen tietää mustista reikistä? Vain muutama tosiasia oppinut kerran astronomian luokissa. Yritetään kompensoida tämä tietovaje. Esittelyssä 10 parasta mielenkiintoista tietoa avaruuden mustista reikistä.
10. Voi olla äärettömän suuri
Superkokoiset mustat aukot voivat saavuttaa 105-1010 aurinkomassoa. Vielä on epäselvää, kuinka ne syntyivät ja miten ne kehittyivät. Tutkijoiden mukaan melkein jokaisessa galaksin keskustassa on supermassiivinen musta aukko.
Linnunradan keskustassa sijaitseva musta reikä kuuluu myös tähän luokkaan 3,6 miljoonan aurinkomassan kanssa. Jos mustaa reikää ympäröi pyörivä kaasu-pölylevy, asia voi lämmetä ja alkaa hehkua erittäin kirkkaasti. Sellaisia ilmiöitä kutsutaan Seyfert-galakseiksi tai kvaasareiksi.
9. Ne ovat tuskin havaittavissa
Mustaa reikää on vaikea löytää, koska se ei säteile valoa. Menevät valonsäteet poikkeavat kiertoradaltaan valtavan painovoiman vuoksi. On myös mustia aukkoja, jotka ”nukkuvat” ja aktivoituvat vasta kun aine lähestyy.
Koska mustat aukot absorboivat kaiken valon, kuten monet taivaan kiiltävät avaruusobjektit tekevät, tähtitieteilijät eivät voi määrittää niitä suoraan. Mutta on olemassa muutamia näppäimiä, jotka osoittavat mustan aukon olemassaolon.
Yhtäältä mustan aukon voimakas painovoima houkuttelee kaikkia ympäröiviä esineitä. Tähtitieteilijät käyttävät näitä epätavallisia liikkeitä päätelläkseen näkymättömän hirviön, joka on piilossa lähellä.
Tai esineet voivat pyöriä mustan aukon ympärillä, ja tähtitieteilijät voivat etsiä tähtiä, jotka eivät näytä liikkuvan ollenkaan, löytääkseen todennäköisen ehdokkaan mustan aukon otsikkoon. Joten tähtitieteilijät 2000-luvun lopulla tunnistivat Jousimiehen A mustana aukkona.
8. Mustat reiät - jättiläispölynimurit
Jotkut tutkijat kutsuvat mustia aukkoja jättiläisiksi aineryhmiksi hyvin pienessä tilassa. He tunnustavat myös tämän mustat aukot toimivat kuin erittäin vahva avaruuspölynimuri.
Ne houkuttelevat ainetta ja imevät sen sitten armottomasti kuin lihansyöjä kasvi syvässä tuuletusaukossa. He myös kiinni tähtiä, kun ne putoavat tällaisen mustan aukon vetovoimavyöhykkeelle. Tällöin tähtiaine pyörii mustan aukon ympärillä, lämpenee ja hehkuu kirkkaasti ennen katoamista siihen.
Vuonna 2010 tutkijat havaitsivat kaukoputkella, kuinka jättiläinen musta reikä repi kirjaimellisesti tähden.
7. Vaikuta aikaan
Einsteinin suhteellisuusteorian mukaan aika erilaisille tarkkailijoille etenee eri tavalla. Valon nopeuden lähellä olevilla nopeuksilla aika virtaa hitaammin liikkuvalle vartalolle. Toisin sanoen valon nopeus on ehdoton arvo, jota ei voida saavuttaa, ja aika on aina suhteellinen.
Kerran Einstein päätteli, että painovoima ilmenee avaruus-ajan kaarevuuden seurauksena. Hän kutsui tällaista säännöllisyyttä yleiseksi suhteellisuusteoriaksi. Kaarevassa avaruus-ajassa kaikki elementit liikkuvat lyhintä tietä.
Yleinen suhteellisuusteoria viittaa siihen, että ajan nopeus on suoraan riippuvainen painovoimakentästä.
Mustajen reikien massa on niin suuri, että ne taivuttavat avaruus-aikaa siten, että siinä tapahtuu pohjaton vika. Siksi palaaminen on jo epärealistista.
6. Heitä aine avaruuteen
Mustat reiät ovat myös eräänlainen monivuotinen syöjä, joka usein ilmoittaa sijaintinsa. Kun ne houkuttelevat ympäröiviä tähtiä, niiden voimakkaat painovoima- ja magneettivoimat ylikuumentavat tulevan kaasun ja pölyn aiheuttaen heille säteilyä. Osa tästä valoisasta aineesta käsittää pyörivän alueen mustan aukon, jota kutsutaan lisääntymislevyksi.
Samaan aikaan aine, joka alkaa pudota mustaan reikään, ei välttämättä jää siihen. Mustat reiät voivat joskus heittää putouksenkääntämällä siitä eräänlaiseksi mahtavaksi säteilypölyksi.
5. Ei suppiloja, mutta palloja
Useimmissa tähtitieteen oppikirjoissa ja käsikirjoissa mustat aukot esitetään suppiloina. Tämä johtuu siitä, että ne esitetään painovoimakammion näkökulmasta. Itse asiassa mustat reiät muistuttavat muodoltaan palloa.
4. Miksi ovat mustia
Huolimatta siitä, että mustalla aukolla ei ole väliä, sillä on pinta - ”tapahtumahorisontti”. Tämä on tietyssä mielessä rajoitin, jonka kautta mikään ei pääse tunkeutumaan ulospäin - ei radiosignaali eikä edes valon hiukkaset, jotka pyörivät suurilla nopeuksilla. Sieltä tuli sana "musta".
3. Fysiikan lakeja ei sovelleta keskustassa
Jos musta reikä pyörii, sen tapahtumahorisontti on hiukan muodonmuutos. Sen välittömän ympäristön avaruus-aika ja siinä oleva asia pyörivät kuitenkin sen mukana. Tätä mustan aukon vaikutusaluetta kutsutaan ergosfääriksi ja se on ellipsoidin muotoinen. Aine, joka on kerran syöttänyt sen ulkopuolelta, ei välttämättä syöksy suoraan avaruus-ajan ansaan, mutta ensin se pyörii sen mukana.
2. Yksikään musta aukko ei ole kuin muut
Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian ennustamilla supermassiivisilla mustilla aukkoilla voi olla massa, joka on yhtä suuri kuin miljardit aurinkoa; nämä avaruus hirviöt piiloutuvat todennäköisesti useimpien galaksien keskuksiin.
Linnunrata sisältää keskellä olevan supermassiivisen mustan aukon, joka tunnetaan nimellä Jousimies A, joka on yli neljä miljoonaa kertaa massiivisempi kuin aurinkoomme.
Pienet mustan aukon perheen jäsenet ovat edelleen teoreettisia. Nämä pienet pimeyden pyörretuulet saattoivat herätä elämään pian sen jälkeen, kun maailmankaikkeus oli muodostunut suuren iskun seurauksena, noin 13,7 miljardia vuotta sitten, ja sitten haihtunut nopeasti.
Tähtitieteilijät epäilevät myös, että maailmankaikkeudessa on luokka esineitä, joita kutsutaan keskikokoisiksi mustiksi reikiksi, vaikka todisteet niiden olemassaolosta ovat edelleen kiistanalaiset.
1. Avasi John Wheeler
John Archibald Wheeler loi termin "musta aukko" vuonna 1967. Ennen sitä suhteellisuusteorian "isä" Albert Einstein oli jo käsitellyt mustia aukkoja. Hänen mukaansa mustat aukot ovat avaruus-ajan paikkoja, jotka ovat niin voimakkaasti kaarevat, että valo ei voi kulkea ohitse ilman absorboitumista.
Vuonna 1982 ensimmäinen iso reikä galaksiamme ulkopuolella löydettiin Suurista Magellanin pilvistä, noin 150 000 valovuoden etäisyydellä.