Kuinka pieni on pienin musta aukko?

Tämä on vähän samanlainen kysymys kuin jos haluttaisiin löytää maailman pienin jättiläinen! Pienimmät tunnetut mustat aukot ovat supernovaräjähdyksessä luhistuneita kaksoistähtiä. Toinen tähti jatkaa yhä elämäänsä, mutta erilaisista havainnoista voimme päätellä, että sitä kiertää pieni ja painava, melkein näkymätön, seuralainen.

Jos seuralaisen massaksi arvioidaan enemmän kuin 3-4 Auringon massaa, se ei voi olla valkoinen kääpiö eikä neutronitähti. Mitä painavammaksi tähti punnitaan, sitä varmemmin kyseessä on musta aukko. Ja koska massan arviointi on hankalaa, virheet ovat suuria, ja keveimmät listoilta löytyvät musta aukko -kandidaatit eivät ehkä loppujen lopuksi olekaan mustia aukkoja vaan neutronitähtiä.

Varmasti tunnistetuksi mustaksi aukoksi voisi tarjota vaikkapa Joutsenen tähtikuvion röntgenkaksoistähteä Cyg X-1. Sen luhistuneen tähden massaksi on arvioitu kymmenkunta Auringon massaa, virherajojen puitteissakin turvallisesti yli neutronitähden suurimman mahdollisen massan.

Cyg X-1 on myös siitä mukava kohde, että sen voi nähdä jo pienellä kaukoputkellakin. Ei tosin itse mustaa aukkoa, vaan kaksoistähden toisen komponentin, yhdeksättä suuruusluokkaa olevan B-spektriluokan jättiläistähden. Valopisteen viereen voi sitten kuvitella pienen reiän maailmankaikkeudessa.

Esko Valtaoja

Professori

Turun yliopiston Tuorlan observatorio

 

Lähde: Tähdet ja avaruus -lehti 2/2006

Voiko musta aukko räjähtää?

Musta aukko ei voi räjähtää, mutta se voi höyrystyä olemattomiin niin sanottuna Hawkingin säteilynä. Prosessi on kuitenkin äärimmäisen hidas. Esimerkiksi Auringon massaisen mustan aukon höyrystyminen kestäisi 1066 vuotta eli moninkertaisesti maailmankaikkeuden ikää kauemmin.

Vaikka sekä mustan aukon keskeltä että alkuräjähdyksestä löytyy singulariteetti, alkuräjähdyksessä ei voi olla kysymyksessä mustan aukon höyrystyminen. Avaruus laajenee kaikkialla samalla tavoin, eikä ole olemassa pistettä, josta laajeneminen olisi lähtenyt liikkeelle. Suhteellisuusteorian tasolla tämä tarkoittaa sitä, että laajenevaa maailmankaikkeutta kuvaavat yhtälöt ovat aivan erilaisia verrattuina mustan aukon yhtälöihin.

Kari Enqvist
Professori
Helsingin yliopiston fysiikan laitos

Lähde: Tähdet ja avaruus -lehti 4/2009

Miksei galaksin keskustan musta aukko ime koko galaksia?

 

Kysymys ei ole ollenkaan hölmö, mutta vastaus voi tuntua liian simppeliltä. Tässä on kuitenkin kyse synnyistä syvistä ja riittävän rauhallisista oloista, jotka mahdollistavat olemassaolomme täällä.

Jos galaksin tähdet tai vaikka aurinkokunnan planeetat olisivat aivan paikallaan avaruudessa, kiertämättä keskustaa, ne tosiaankin lähtisivät romahtamaan suoraan kohti keskuskappaletta tämän vetovoiman vaikutuksesta.

Tosielämässä tuollainen tilanne olisi tuiki harvinainen. Taivaankappaleilla on ollut ”poikittaisliikkeitä”, jotka ovat asettaneet ne radoilleen keskuskappaleidensa ympärille, eikä sieltä niin vain lähdetä putoamaan. Putoaminen vaatisi aivan oikean kokoisen ja suuntaisen voimakkaan potkun, jotta kiertorata venähtäisi niin soikeaksi (miltei janaksi), että kappale osuisi keskukseen, olkoon se sitten aurinko tai galaksin ydinalueella väijyvä musta aukko.

Pyörimisliike ei siis ole mikään turhanpäiväinen asia, vaan se mahdollistaa monenlaiset pysyvät kosmiset rakenteet, siinä mukana elämänkin – ainakin maapallon tapauksessa.

Itsessään musta aukko ei sen kummemmin ”ime” kaukaisia galaksin tähtiä, joille se on vain yksi vetovoiman lähde muiden joukossa.

Pekka Teerikorpi
Dosentti
Turun yliopiston Tuorlan observatorio

Lähde: Tähdet ja avaruus -lehti 2/2006

 

 

Mitä tapahtuu, jos mikroskooppinen musta aukko törmää Maahan?

Minikokoiset mustat aukot nielevät ainetta äärimmäisen hitaasti. Ne eivät siis ole imureita.

Tavallisen atomin eli 0,1 nanometrin kokoinen musta aukko painaa noin 0,1 triljoonaa (1017) kiloa. Maan pinnalla vapautettuna se putoaisi maapallon lävitse sen toiselle puolelle, pysähtyisi ja kääntyisi taas putoamaan. Näin aukko oskilloisi maapallon keskipisteen suhteen edestakaisin reilun tunnin jaksolla.

Hätäinen lasku, jonka toivon ahkerien lukijoiden tarkistavan, osoittaa, että maapallon aineen määrä, jonka läpi sen säde yhden oskillaation aikana pyyhkäisee, on noin 10–12 kiloa. Jos olemme liberaaleja (ja miksi emme olisi), sanomme, että mustaan aukkoon putoaa kaikki se tavara, joka osuu kymmenen kertaa aukon säteen päähän. Yksi oskillaatio söisi siis noin 10–10 kiloa maapalloa.

Kun maapallon massa on päälle 1024 kiloa, oskillaatioita pitää olla valtaisa määrä ennen kuin edes pieni efekti on näkyvissä. Puhutaan siis miljoonista ja taas miljoonista vuosista.

Kari Enqvist
Professori
Helsingin yliopiston fysiikan laitos

Lähde: Tähdet ja avaruus -lehti 8/2008


Muuttuuko kappale mustaan aukkoon pudotessaan välittömästi äärettömän tiheäksi?

Luhistuminen ei tapahdu äärettömän nopeasti, vaan Schwarzschildin säteen sisäpuolelle ajautuneella hiukkasella on vielä aikaa miettiä, mitä tuli tehdyksi. Jos ajattelemme vaikkapa aukkoon putoavaa kivenmurikkaa, lähellä keskustan singulariteettia vuorovesivoimat murentavat sen ensin soraksi, rikkovat sitten soran atomaariseksi kaasuksi, jonka jälkeen elektronit repeytyvät radoiltaan ja ytimet murtuvat kvarkeiksi ennen katoamistaan singulariteettiin. Musta aukko on kappale samassa mielessä kuin esimerkiksi elektroni on kappale; molemmat ovat (sikäli kun nyt
tiedämme) pistemäisiä.

Kari Enqvist
Professori
Helsingin yliopiston fysikaalisten tieteiden laitos

Lähde: Tähdet ja avaruus -lehti 5/2008

Kuinka pieni on pienin musta aukko?

Tämä on vähän samanlainen kysymys kuin jos haluttaisiin löytää maailman pienin jättiläinen! Pienimmät tunnetut mustat aukot ovat supernovaräjähdyksessä luhistuneita kaksoistähtiä. Toinen tähti jatkaa yhä elämäänsä, mutta erilaisista havainnoista voimme päätellä, että sitä kiertää pieni ja painava, melkein näkymätön, seuralainen.

Jos seuralaisen massaksi arvioidaan enemmän kuin 3-4 Auringon massaa, se ei voi olla valkoinen kääpiö eikä neutronitähti. Mitä painavammaksi tähti punnitaan, sitä varmemmin kyseessä on musta aukko. Ja koska massan arviointi on hankalaa, virheet ovat suuria, ja keveimmät listoilta löytyvät musta aukko -kandidaatit eivät ehkä loppujen lopuksi olekaan mustia aukkoja vaan neutronitähtiä.

Varmasti tunnistetuksi mustaksi aukoksi voisi tarjota vaikkapa Joutsenen tähtikuvion röntgenkaksoistähteä Cyg X-1. Sen luhistuneen tähden massaksi on arvioitu kymmenkunta Auringon massaa, virherajojen puitteissakin turvallisesti yli neutronitähden suurimman mahdollisen massan.

Cyg X-1 on myös siitä mukava kohde, että sen voi nähdä jo pienellä kaukoputkellakin. Ei tosin itse mustaa aukkoa, vaan kaksoistähden toisen komponentin, yhdeksättä suuruusluokkaa olevan B-spektriluokan jättiläistähden. Valopisteen viereen voi sitten kuvitella pienen reiän maailmankaikkeudessa.

Esko Valtaoja
Professori
Turun yliopiston Tuorlan observatorio

Lähde: Tähdet ja avaruus -lehti 2/2006

 

 

Uusin numero