8.5.2019

Mikä on pienin musta aukko, mikä tunnetaan?

Kysymys: Mikä on pienin musta aukko, mikä tunnetaan? Onko mustalla aukolla minimirajaa? Voiko musta aukko olla epävakaa? Voiko musta aukko säteillä samalla tavalla kuin atomin ydin uraanissa tai muissa radioaktiivissa metalleissa?

Akatemiatutkija Elina Lindfors, Suomen ESO-keskus, Turun yliopisto: 

Suuret mustat aukot ovat miljardien tähtien massaisia. Pieni musta aukko on paradoksi, sillä myös pieniksi luokitellut mustat aukot ovat jättiläisiä, pieniä jättiläisiä, joiden massa on useita Aurinkoja.

Mustia aukkoja on mahdoton havaita suoraan, sillä musta aukko ei säteile havaittavaa säteilyä.

Pieniä mustia aukkoja etsitään kaksoistähtien avulla. Kun kaksoistähtiparin tähdistä toinen luhistuu mustaksi aukoksi, se voi ryhtyä syömään elossa olevaa tähteä. Tällöin havaitaan, että kaasu alkaa kiertyä tähdestä mustaan aukkoon samalla kun kaasu kuumenee hirvittävän kuumaksi. 

Tämä on ainoa tapa löytää pieniä mustia aukkoja, eikä tehtävä ole helppo. Tähti voi kuollessaan muuttua myös valkoiseksi kääpiöksi tai neutronitähdeksi. Valkoinen kääpiö on kevyt, mutta neutronitähden ja mustan aukon massat ovat lähellä toisiaan ja niiden erottaminen on hyvin vaikeaa.

Olennaisinta on havainnoida kaasun kiertymistä potentiaaliseen mustaan aukkoon ja laskea tämän perusteella sen massa. Jos massa osoittautuu suuremmaksi kuin neutronitähdille tyypillinen massa, se on liian painava ollakseen neutronitähti. Yksi esitetty raja neutronitähden maksimimassalle on noin kahden Auringon massa. Epäselvissä tapauksissa voidaan yrittää havainnoida eroja säteilyssä, jossa on pieniä ero neutronitähden ja mustan aukon välillä.  

Nykytietämyksen mukaan lähes kaikkien suurten galaksien keskustoissa on supermassiivinen musta aukko, jolloin niitä olisi maailmakaikkeudessa vähintään noin 150 000 miljardia. Pieniä mustia aukkoja on sen sijaan havaittu omasta ja lähigalaksistamme vasta noin kymmenkunta. Yksi varteenotettava ehdokas tällä hetkellä pienimmäksi tunnetuksi mustaksi aukoksi on SWIFT J1753.5-0127, mistä ovat raportoineet Alexandra Veledina, Vitaly Neustroev ja muut Turun tai Oulun yliopiston tutkijat. Se sijaitsee omassa galaksissamme, ja sen massa on vähän alle neljän Auringon massa.  

Musta aukko voi periaatteessa olla paljon, paljon pienempikin, sillä minimialarajaa ei ole. Teoreettisena alarajana pidetään toisaalta 0,22 milligrammaa, joka perustuu Planckin massaskaalateoriaan. Keinoja todentaa se ei ole, koska miniaukkoja ei kyetä havaitsemaan avaruudesta. 

Musta aukko on synnyttyään aina hyvin vakaa. Mitään säteilyä ei ole kyetty havaitsemaan. Mustia aukkoja tutkineen Stephen Hawkingin teorian mukaan musta aukko voisi säteillä niin sanottua Hawkingin säteilyä, jonka myötä aukko pikku hiljaa höyrystyisi pois. Tämä eräänlainen himmeä höyrystyminen olisi niin hidasta, että usean Auringon massaisella mustalla aukolla menisi siihen aikaa 10 potenssiin 67 vuotta. Se on niin järjettömän pitkä aika, että käytännössä mustat aukot ovat synnyttyään olemassa maailmankaikkeuden loppuun saakka.

Viimeksi muokattu 8.5.2019

Tietysti.fi on Suomen Akatemian sivusto, joka kertoo yleistajuisesti Akatemian rahoittamasta tutkimuksesta sekä tieteestä ja tutkimuksesta yleensä. Sivuille kootaan muun muassa tutkijahaastatteluita, tieteen yleisötapahtumia, tiedeuutisia ja tutkimuksesta kertovia taustajuttuja.

Seuraa meitä:

Ota yhteyttä

Suomen Akatemian viestintä
terhi.loukiainen@aka.fi

Lisätietoja Suomen Akatemiasta www.aka.fi