Mikä on musta aukko?
Aluksi on tarpeen osoittaa, että mustia aukkoja on tutkittu erittäin huonosti ja suurimmaksi osaksi teoreettisella tasolla. Vuoteen 2019 asti ihmiskunnalla oli vain teoreettista tietoa. Saman vuoden huhtikuun 10. päivänä tiedemiehet onnistuivat kuitenkin saamaan ensimmäisen röntgenkuvan supermassiivisesta mustasta aukosta Messier 87 (M87) -galaksin keskustassa.
Mikä on musta aukko
Lyhyesti sanottuna musta aukko on raskain ja samalla pienin kaikista mahdollisista esineistä universumissa.
Musta aukko on ulkoavaruudessa oleva esine, johon puristuu valtava määrä ainetta. Ymmärtääksesi karkeasti puristuksen laajuuden - kuvittele tähti, joka on 10 - 100 - 1 000 000 kertaa aurinkoa suurempi ja puristettu palloksi, jonka halkaisija on Kiovan alueen. Uskomattoman tiheyden seurauksena syntyy voimakas gravitaatiokenttä, josta valokaan ei pääse pakoon.
Miksi mustia aukkoja kutsutaan sellaisiksi?
Tällä hetkellä tiedetään, että mustilla aukoilla on käsittämätön painovoima, niin voimakas, että jopa sellaiset pienet hiukkaset kuin fotonit (näkyvät valon hiukkaset) ei voi voittaa voimaaan vetovoima, ja ne liikkuvat hetken valon nopeudella. Juuri siitä syystä, että valo ei heijastu (tarkemmin sanottuna se ei voi voittaa painovoimaa) pinnalta, ulkoisesti "mustat aukot" jäävät tummiksi alueiksi olemassa oleville havaintolaitteille, kun taas yllä oleva ei tarkoita ollenkaan, että mustan aukon pinta on musta, vain ulkopuolelta mahdotonta nähdä, paradoksi, eikä suinkaan ainoa!
Mustan aukon ympärillä olevaa avaruuden aluetta, jonka yli aine ja mitkään hiukkaset, mukaan lukien valokvantit, eivät voi murtautua (palata) läpi. Tapahtumahorisontin alla mikä tahansa esine, kappale, hiukkanen liikkuu, on olemassa vain mustan aukon sisällä eivätkä voi paeta tapahtumahorisontin ulkopuolelle. Ulkopuolinen tarkkailija, joka on tapahtumahorisontin ulkopuolella, ei voi tarkkailla, mitä sisällä tapahtuu.
Tapahtumahorisontilla se ei ole kunnossa yksinkertaisesti, kvanttivaikutusten ansiosta se säteilee energiaa (kuumien hiukkasten virtaa) maailmankaikkeuteen. Tämä vaikutus tunnetaan Hawkingin säteilynä ja sen ansiosta teoriassa musta aukko voi lakata olemasta (se haihduttaa vähitellen säteilevää energiaa) ja muuttua sukupuuttoon kuolleeksi tähdeksi. Tämä väite pätee kvanttifysiikassa, jossa aine voi liikkua tunneloimalla ylittäen esteitä, joita ei voida ylittää normaaleissa olosuhteissa.
Ei tiedetä varmasti, mitä aineelle tapahtuu, kun mustan aukon gravitaatiovoimat houkuttelevat sitä ja se ohittaa tapahtumahorisontin.Teoreettisesta näkökulmasta on todennäköistä, että kappale/aine tapahtumahorisontin ohituksen jälkeen putoaa ns. singulaarisuuteen ja sitä ennen se tuhoutuu gravitaatiovoimien vaikutuksesta.
Gravitaatiosingulariteetti on aika-avaruuden piste, jossa meille tutut fysiikan lait eivät todennäköisesti toimi tai toimivat eri tavalla. Esimerkiksi suuret, jotka kuvaavat painovoimaa normaaleissa olosuhteissa, singulariteettiolosuhteissa, voivat olla äärettömiä tai määrittelemättömiä.
Miksi kuvan mustan aukon ympärillä on hehku?
Katso tämä video YouTubessa
Mustan aukon kasvurenkailla
Mustan aukon ympärillä oleva hehku ei ole Photoshopin tai tietokoneen erikoistehosteita. Vetovoimalakien nojalla mustat aukot vetävät puoleensa kaiken, mikä putoaa sen painovoiman alueelle. Se voi olla kaasua, pölyä ja muuta ainetta. Tässä tapauksessa mustan aukon vetovoiman alle joutunut aine ei putoa välittömästi pinnalle, vaan alkaa pyöriä ympyränmuotoisella kiertoradalla. Pyöriessään se lämpenee valtavan nopeuden ja kitkan takia ja lähettää röntgensäteitä, säteilyä. Valoaineen näennäistä pyörimistä kutsutaan akkretiolevyksi, ja juuri tämä näkyy artikkelin alussa olevassa valokuvassa mustasta aukosta.
Mitä muita tapoja on havaita mustat aukot?
Mustia aukkoja tutkivat teleskoopit katsovat niiden ympäristöä, jossa materiaali on hyvin lähellä tapahtumahorisonttia. Aine kuumennetaan miljooniin asteisiin ja hehkuu röntgensäteillä. Mustien aukkojen valtava painovoima vääristää myös itse avaruutta, joten voit nähdä näkymättömän painovoiman vaikutuksen tähtiin ja muihin esineisiin.
