Mustat aukot

Mustien aukkojen syntyminen:

Mustat aukot ovat maailmankaikkeuden pimeimpiä kohteita, mutta niiden alku on kirkkaasti loistava tähti. Molemmat saavat kiittää olemassaolostaan vastustamatonta vetovoimaa. Kun tähdet ovat tarpeeksi vanhoja, ne räjähtävät… Näin niistä syntyy mustia aukkoja.

Faktoja mustista aukoista:

• Mustat aukot ovat kosmoksen kummallisimpia kohteita.
• Ne ovat linnunradan keskustoja.
• Mustat aukot imevät kaiken, mikä niiden eteen tulee.

Mustan aukon koko: Kuinka pieniä mustat aukot ovat?
Mitä massiivisempi musta aukko, sitä suurempi tapahtumahorisontti. Auringon massaisesta tähdestä muodostuvan mustan aukon halkaisija on vain 60 kilometriä – se on siis suunnilleen Ahvenanmaan kokoinen. 20 kertaa massiivisemmasta tähdestä syntyvä musta aukko on halkaisijaltaan 120 kilometriä – suunnilleen Gotlannin kokoinen.

Mustan aukon sisällä:

Massiivinen tähti lopettaa elämänsä vinhasti pyörivänä mustana aukkona. Kuuma kieppuva kaasun kiekko, kertymäkiekko, saattaa ympäröidä mustaa aukkoa. Todellisuudessa näkisimme vain kertymäkiekon: musta aukko on luonnollisesti täysin musta. Mutta yleisen suhteellisuusteorian avulla voimme tarkastella mustan aukon eri osia ja voimme ”leikata” siitä jopa siivun katsoaksemme mitä sen sisällä tapahtuu. Eri alueilta erottuvat näkymättömät rajat: stationaarisuusraja, ulompi tapahtumahorisontti ja sisempi tapahtumahorisontti.

Mustat aukot voivat kutistua:

Kun hiukkanen pakenee mustasta aukosta palauttamatta lainaamaansa energiaa, aukko menettää energian vetovoimakentästään. Ja Einsteinin yhtälön E=mc² mukaan menetetty energia on menetettyä massaa. Musta aukko levenee ja kutistuu.

Mustien aukkojen löytyminen:

Vuonna 1970 amerikkalaiset tutkijat laukaisivat Maata kiertävälle radalle satelliitin nimeltä Uhuru. Sen tehtävänä oli etsiä kohteita jotka säteilevät voimakasta röntgensäteilyä: energistä säteilyä, joka on varma merkki rajusta aktiivisuudesta. Uhuru löysi satoja uusia röntgensäteitä. Usein lähde oli tiheä neutrotähti, joka raastoi kaasua tähtikumppanistaan. Mutta Gygnus x-1 oli poikkeus. Röntgen lähteen kohdalla, sinine jättiläistähti, joka on noin kolme kertaa aurinkoa massiivisempi. Tähteä riepottelee näkymätön kohde, jonka massa on jopa -10 kertaa suurempi kuin auringon eli selvästi neutrotähden rajan yläpuolella.

Singulariteetti

Kuolleen tähden koko massa on mustan aukon keskipisteenä. Tähti ei kestä vastustamatonta vetovoimaa, joten se luhistuu äärettömän tiheäksi pisteeksi, jonka tilavuus on käytännössä nolla. Pistettä sanotaan singulariteetiksi. Jokaisen mustan aukon keskipisteessä on singulariteetti.

Tapahtumahorisontti

Schwarzsich ennusti Einstein yhtälöiden avulla, että massiivista kappaletta ympäröi ”maaginen rengas” jonka sisällä vetovoima on niin suuri, ettei mikään voi liikkua ulospäin. Tämän uranuurtajan kunniaksi singulariteetin- mustan aukon keskipisteessä olevan massiivisen kappaleen- ja maagisen renkaan välinen etäisyys on saanut nimekseen Schwarschildin säde. Nykyisin kutsumme maagista rengasta tapahtumahorisontiksi, koska emme saa mitään tietoa tapahtumista tämän horisontin tuolla puolen. Tapahtumahorisontti on mustan aukon reuna. Tietyillä mustilla aukoilla on kaksi tapahtumahorisonttia, jolloin ulompi muodostaa maagisen renkaan.

Räjähtävät mustat aukot

Mustat aukot voivat säteillä kirkkaasti, kutistua ja jopa räjähtää. Kun englantilainen fyysikko Stephen Hawking teki 1974 tällaisen ennusteen, se järisytti tiedemaailmaa. Musta aukkoja pidettiin kosmoksen pohjattomia syöverejä: mikään ei pääse niistä ulos ja aukot voivat vain kasvaa niiden kerätessä massaa niellessään kaasua ja tähtiä. Hawkingin teoria oli nerokas mielikuvituksen harppaus, joka yhdisti yleisen suhteellisuusteorian kvanttiteorian hyvin pienen fysiikan. Hän huomasi, että mustan aukon vetovoimakenttä säteilee ja kuluttaa aukon energiaa ja massaa.. Tämä ’’Hawkingin säteily’’ on useimpia mustien aukkojen kohdalla merkityksetöntä, mutta hyvin pienet aukot säteilevät energiaa nopeaan tahtiin ja räjähtävät lopulta hajalle.

Lähteet

Kirja: Mustat aukot, Kirjailijat: Heather Couper ja Nigel Henbest, Kustantaja: WSOY, Painovuosi: 1997

Tekijät

Catherine Lintula, Jannika Paajanen ja Nelly Repo