Mustien aukkojen mysteeri: Tutkijat näkivät kaksi poikkeuksellista räjähdystä, joista voi selvitä merkittävää tietoa

Valloilla oleva perusidea mustan aukon syntymisessä on massiivisen mustan aukon luhistuminen elinikänsä päässä. Kun polttoaine tähdessä loppuu ja ydinreaktio päättyy, painovoima vetää tähden poikkeuksellisen tiheäksi.  

Suurimmassa osassa tapauksia tähden ydin tiivistyy kiinteäksi palloksi, mitä seuraa supernova, eli tähti räjähtää. Tästä taas syntyy neutronitähti.  

Jos tähti on tarpeeksi iso, 40–50 kertaa auringon kokoinen, luhistuminen jatkuu loputtomiin, kunnes tähden tiheys on ääretön ja se muuttuu mustaksi aukoksi.  

Lue myös: Kaksi supermassiivista mustaa aukkoa ovat törmäämässä toisiinsa: Näin avaruuden "hirviö" tulee saamaan alkunsa

Kuuluuko räjähdys mustan auko syntymiseen?

Neutronitähtien tarkka syntymisprosessi tiedetään jo varsin hyvin, mutta tutkijoiden mukaan näin ei ole mustien aukkojen kohdalla. Joidenkin teorioiden mukaan tähti vain luhistuu mustaksi aukoksi eikä siitä juurikaan jää minkäänlaista jälkeä.  

Toisten mallien mukaan myös mustan aukon syntymiseen kuuluu räjähdys.  

Tähän asti paras ehdokas räjähdyksellisistä malleista on ollut ilmiö, joka tunnetaan nimellä pitkäkestoiset gammapurkaukset. Gammapurkausten uskotaan syntyvän supernovaräjähdyksistä tai massiivisten tähtien kohdalla hypernovaräjähdyksistä.  

Tuoreessa tutkimuksessa, joka on julkaistu arvostetussa Nature-tiedelehdessä ja astrofysiikan julkaisussa Astrophysical Journal, tutkijat nostavat mallin heikon kohdan esiin. Heidän mukaansa gammasäteilypurkaukset karkottavat runsaasti "radioaktiivista roskaa", joka jatkaa säteilemistä kuukausien ajan. 

– Tämä viittaa siihen, että suurin osa tähdestä räjähti ulospäin avaruuteen (kuten tavallisessa supernovassa) sen sijaan, että se olisi romahtanut sisäänpäin mustaksi aukoksi, tutkijat toteavat. 

Lue myös: Nasa havaitsi avaruudessa "nälkäisen" mustan aukon – näyttävät "kummitusraidat" tallentuivat kuvaan

"Juuri tämän voisi odottaa tapahtuvan"

Tutkimusryhmä uskoo nyt nähneensä kahden mustan aukon syntymiset vuosina 2019 ja 2021.

Tutkijat kertovat nähneensä poikkeuksellisen nopean ja lyhytaikaisen räjähdyksen. He kuvailevat sitä gammapurkausten kaltaisiksi.

Räjähdys syntyi tutkijoiden käsityksen mukaan pienestä määrästä erittäin nopeasti liikkuvaa materiaalia, joka törmäsi kaasuun sen välittömässä ympäristössä.

Tutkimuksessa käytettiin spektroskopiaa, joka purkaa valon eri aallonpituuksiksi. Tällä tekniikalla tutkijat pystyivät päättelemään tähden koostumuksen.

– Havaitsimme, että spektri oli hyvin samanlainen kuin niin sanotuissa "Wolf-Rayet-tähdissä".

Wolf-Rayet-tähdet ovat hyvin massiivisia ja pitkälle kehittyneitä tähtiä, jotka on nimetty astronomien Charles Wolfin ja Georges Rayetin mukaan. He havaitsivat tähdet ensimmäisinä.

Spektroskopialla tutkijat onnistuivat jopa sulkemaan pois normaalin supernovaräjähdyksen. Heti kun törmäys nopean aineen ja ympäristön kanssa loppui, säteilynlähde katosi. Eli juuri päinvastoin kuin pitkäkestoisissa gammasäteilypurkauksissa.

– Juuri tämän voisi odottaa tapahtuvan. Jos tähti ytimensä romahtaessa sylkee ulos vain pienen määrän ainetta ja loput aineesta romahtaisivat alaspäin valtavaan mustaan aukkoon, tutkijat toteavat.

Mustassa aukossa painovoima on niin voimakas, ettei edes valo onnistu karkaamaan sieltä. 

Lue myös: Tältä James näyttää avaruudessa - katso video, ennen kuin laite sukeltaa syvälle avaruuteen

Muitakin selityksiä

Tutkijat kuitenkin huomauttavat, että vaikka heidän tulkintansa mukaan kyse on mustan aukon syntymisestä, ilmiölle voi olla muitakin selityksiä.

Yksi vaihtoehto on normaali supernovaräjähdys, jossa muodostui valtava pölykuori, joka peitti ”radioaktiiviset roskat” näkyvistä.

Toinen vaihtoehto voisi olla tähden räjähdys, jota ei vielä tunneta.

Tämän vuoksi samanlaisia kappaleita ja räjähdyksiä tulee tutkia lisää, ryhmä toteaa. Niitä on kuitenkin hankala löytää. Tässäkin tutkimuksessa jouduttiin tekemään yhtäaikaista yhteistyötä useiden observatorioiden välillä, jotta räjähdys saatiin tutkittua.

Tutkijoiden mukaan lisätietoa asiasta voi olla tulossa lisää jo lähiaikoina. Ne voivat joko vahvistaa tai kumota ryhmän löydöksen.

– Joka tapauksessa näyttää siltä, että ratkaisemme mustien aukkojen arvoitukset tällä vuosikymmenellä.