home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
- MUSTAT AUKOT AVARUUDESSA
-
- Mustissa aukoissa on paljon enemm{n kuin voi silmill{ n{hd{.
- Tosiasiassa silm{si eiv{t koskaan n{e mustaa aukkoa avaruudessa,
- vaikka k{ytt{isit apuna kaikkein kehittyneint{ teleskooppia. Syy
- siihen on se ett{ mustan aukon materia on niin tiivist{ ja sill{ on
- niin valtava painovoima ett{ se est{{ jopa valoa pakenemasta.
-
- Kuten muukin elektromagneettinen s{teily (radioaallot,
- infrapunas{teet, ultraviolettis{teily, r|ntgens{teet ja
- gammas{teily), valo on Maailmankaikkeuden nopein matkustaja. Se
- liikkuu l{hes 300 000 kilometri{ sekunnissa. Sellaisella nopeudella
- voisit kiert{{ Maapallon seitsem{n kertaa jokaisen syd{menly|nnin
- v{liss{.
-
- Jos valo ei voi paeta mustasta aukosta, siit{ seuraa ett{ mik{{n
- muukaan ei voi. Sent{hden ei ole mit{{n suoraa keinoa huomata mustaa
- aukkoa.
-
- Tosiasiassa t{rkein todistusaineisto mustien aukkojen
- olemassaolosta ei tulekaan havainnoista vaan Einsteinin Yleiseen
- Suhteellisuusteoriaan perustuvien monimutkaisten yht{l|iden
- ratkaisuista. Muiden asioiden ohessa laskelmat osoittavat ett{
- mustia aukkoja saattaa esiinty{ eri kokoisina ja ne voivat olla
- runsaampia kuin useimmat meist{ k{sitt{v{t.
-
- PIENET MUSTAT AUKOT
-
- Jotkut mustat aukot ovat teoreettisesti l{hes yht{ vanhoja kuin
- Suuri Pamaus, joka on hypoteettisesti synnytt{nyt
- Maailmankaikkeutemme 10-20 miljardia vuotta sitten. T{ss{ syntyv{ss{
- Maailmankaikkeudessa olleen tiiviin kuuman materian joidenkin osien
- pikaisen alkulaajentumisen on sanottu puristaneen v{hemm{n nopeasti
- liikkuvia osia niin paljon ett{ j{lkimm{iset ovat tulleet
- ylitiiviiksi ja romahtaneet edelleen muodostaen mustia aukkoja.
- N{in muodostuneiden aukkojen joukossa saattaa olla mikroskooppisen
- pieni{ mustia aukkoja.
-
- Pieni musta aukko saattaa olla yht{ pieni kuin atomin osanen mutta
- sis{lt{{ yht{ paljon massaa kuin Mount Everest. [l{ koskaan
- aliarvioi pienen mustan aukon voimaa. Jos joku tapahtuma saisi sen
- vapautumaan, se olisi kuin miljoonat vetypommit r{j{ht{isiv{t
- samanaikaisesti.
-
- KUINKA T[HDET KUOLEVAT
-
- Kaikkein laajinta tukea on annettu teorialle ett{ musta aukko on
- j{ttil{ist{hden kuoleman luonnollinen lopputuote. T{m{n teorian
- mukaan Aurinkomme kaltaiset ja muunlaisetkin t{hdet joita n{emme
- taivaalla el{v{t niin pitk{{n kuin sen ytimess{ ydinreaktioista
- syntyv{ l{mp|energia ja s{teily tarjoaa riitt{v{n ulosp{in
- suuntautuvan paineen ehk{isem{{n t{hden oman valtavan massan
- aiheuttamaa painovoimaa.
-
- Kun t{hti kuluttaa loppuun ydinpolttoaineensa, se sortuu oman
- painovoimansa alle ja kirjaimellisesti romahtaa sis{{np{in.
- Kvanttimekaniikasta ja Einsteinin Yleisest{ Suhteellisuusteoriasta
- johdettujen yht{l|iden mukaan t{hden j{ljell{ oleva massa m{{r{{
- tuleeko siit{ valkoinen k{{pi|, neutronit{hti vai musta aukko.
-
- VALKOISET K[[PI\T
-
- T{hti{ mitataan tavallisesti vertaamalla niit{ meid{n Aurinkomme
- massaan. T{hti jonka j{ljell{ oleva massa on suunnilleen sama kuin
- Aurinkomme, tiivistyy osapuilleen Maan kokoiseksi. T{hden
- kutistuminen pys{htyy toisiaan vasten puristuvien elektronien ja
- niiden atomiytimien yhteiseen vastukseen. Materia t{ss{
- romahtaneessa t{hdess{ on niin tiukasti pakkautunut ett{ sokeripalan
- kokoinen kappale painaisi tuhansia kiloja. Painovoimakutistuminen
- saattaisi my|s tehd{ t{hden valkohehkuiseksi. Sit{ kutsutaankin
- sopivasti valkoiseksi k{{pi|ksi.
-
- Astronomit ovat huomanneet valkoisia k{{pi|it{ avaruudessa.
- Ensimm{inen l|yt| oli planeetan kokoinen kohde joka n{ytti
- vaikuttavan suhteettoman vahvalla painovoimalla taivaalliseen
- kumppaniinsa, niin kutsuttu koirat{hti Sirius, jolla on noin 2.28
- kertaa meid{n Aurinkomme massa. K{vi ilmi ett{ t{m{n planeetan
- kokoisen kohteen olisi pit{nyt olla suunnilleen yht{ massiivinen
- kuin Aurinkomme vaikuttaakseen Siriukseen niin kuin se teki. Lis{ksi
- spektrianalyysi osoitti ett{ t{hden v{ri oli valkoinen.
-
- N{ihin ja muihin tutkimuksiin pohjautuen astronomit p{{tteliv{t
- ett{ he olivat l|yt{neet valkoisen k{{pi|n. Kesti kuitenkin useita
- vuosia vuoden 1914 l|yd|n j{lkeen ennen kuin useimmat tiedemiehet
- hyv{ksyiv{t tosiasian ett{ tuhansia kertoja tihe{mpi kohde kuin mik{
- oli mahdollista Maapallolla saattoi olla olemassa.
-
- NEUTRONIT[HDET JA SUPERNOVAT
-
- J{ttil{ist{hdet menett{v{t tavallisesti suurimman osan massastaan
- normaalin el{m{ns{ aikana. Jos sellainen t{hti s{ilytt{{ yh{ 1.5 - 3
- aurinkomassaa kulutettuaan loppuun ydinpolttoaineensa, se saattaa
- romahtaa jopa viel{ valtavampaan tiheyteen ja pienemp{{n kokoon kuin
- valkoinen k{{pi|. Syy on se ett{ on olemassa tietty raja johon asti
- elektronit voivat vastustaa puristusta atomiydinten l{heisyydess{.
-
- T{ss{ tapauksessa tuo raja rikkoutuu. Elektronit kirjaimellisesti
- ajautuvat atomiytimiin yhdistyen protoneihin muodostaakseen
- neutroneja ja muuttaen siten ytimet neutroneiksi. Tuloksena olevaa
- kohdetta kutsutaan osuvasti neutronit{hdeksi. Se saattaa olla vain
- muutamia kilometrej{ halkaisijaltaan. Sokeripalan kokoinen kappale
- t{t{ t{hte{ voisi painaa noin puoli triljoonaa kiloa.
-
- Toisinaan kun elektronit ajautuvat protoneihin atomiytimiss{,
- neutriinoja r{j{ht{{ ulosp{in niin voimallisesti ett{ ne r{j{ytt{v{t
- t{hden ulomman kerroksen pois. T{m{ saa aikaan supernovan joka
- saattaa tilap{isesti himment{{ loistollaan kaikki muut t{hdet
- galaksissa.
-
- Kaikkein huomattavin kohde jonka uskotaan olevan neutronit{hti on
- Kravun T{htisumu, j{{nn|s supernovasta jonka havaitsivat ja josta
- kertoivat kiinalaiset astronomit vuonna 1504. T{htisumussa oleva
- t{hdenkaltainen kohde vilkuttaa tai sykkii noin 30 kertaa sekunnissa
- n{kyv{{ valoa, radioaaltoja sek{ r|ntgen- ja gammas{teit{.
- Radiopulssien uskotaan olevan tuloksena py|riv{ll{ t{hdell{ olevan
- pisteen ja t{hden magneettikent{n v{lisest{ vuorovaikutuksesta. Kun
- t{hti py|rii, t{m{ piste on teoreettisesti vuoroin Maata kohti ja
- vuoroin poisp{in Maasta. Pulssien v{lisen ajan merkitsem{ suuri
- py|rimisnopeus osoittaa, ettei t{hti ole enemp{{ kuin muutaman
- kilometrin halkaisijaltaan, koska jos se olisi suurempi, se
- repeytyisi osiin keskipakoisvoimien vaikutuksesta.
-
- PULSARIT
-
- Radioteleskoopit ovat havainneet suuren m{{r{n muita kohteita jotka
- l{hett{v{t tasaisen taajuisia radiosignaaleja. Ne on nimetty
- pulsareiksi. Kuten Kravun T{htisumussa oleva kohteen, niidenkin
- oletetaan olevan py|rivi{ neutronit{hti{.
-
- N{ist{ pulsareista vain Vela-pulsari -- joka saa nimens{
- sijainnistaan Velan (Purjeet) t{htikuviossa -- sykkii lyhyemm{ll{
- aallonpituudella kuin radio. Kuten Krapu-pulsari, Vela-pulsarikin
- sykkii n{kyv{ll{ ja gammas{teilyn aallonpituuksilla. Kuitenkin,
- toisin kuin Krapu-pulsari, se ei ole r|ntgens{depulsari. N{iden
- erojen muodostaman mysteerin ohella tiedemiehet pohtivat my|s syit{
- gamma-, r|ntgen- ja n{kyv{n valon taajuisiin pulsseihin. Kuten
- aiemmin huomattiin, he ovat yht{ mielt{ radiopulssien alkuper{st{.
-
- MUSTAT AUKOT
-
- Kun t{hdell{ on kolme auringon massaa tai enemm{n j{ljell{
- kulutettuaan loppuun ydinpolttoaineensa, siit{ voi tulla musta aukko.
-
- Kuten valkoisella k{{pi|ll{ ja neutronit{hdell{, t{m{n t{hden
- tiheys ja painovoima kasvavat kutistumisen yhteydess{. Sent{hden
- t{hden pakonopeus (nopeus joka tarvitaan t{hdelt{ pakenemiseen)
- kasvaa. Kun t{hti on kutistunut Schwarzschildin s{teelle, joka on
- nimetty sen miehen mukaan joka ensimm{isen{ laski sen, sen
- pakonopeus saattaisi olla melkein 300 000 kilometri{ sekunnissa,
- mik{ on sama kuin valon nopeus. Sent{hden valo ei voisi koskaan
- l{hte{ t{hdelt{.
-
- J{ttil{ist{hden kutistuminen Schwarzshildin s{teelle edustaa
- uskomatonta massan pakkautumista ja koon pienenemist{. Matemaatikot
- ovat esimerkiksi laskeneet ett{ 10 auringon massaisen t{hden
- kulutettua loppuun ydinpolttoaineensa sen Schwarzshildin s{de on
- noin 30 kilometri{.
- ----------------------------------------------------------------------
- Yleisen Suhteellisuusteorian Lain mukaan avaruus ja aika ovat
- painovoiman v{{rist{mi{ tai k{yrist{mi{. Aika teoreettisesti OSOITTAA
- MUSTAAN AUKKOON KAIKISTA SUUNNISTA. L{hte{kseen mustasta aukosta
- kohteen, jopa valon pit{isi menn{ taaksep{in ajassa. Joten mik{
- tahansa joka putoaisi mustaan aukkoon, katoaisi
- Maailmankaikkeudestamme.
- ----------------------------------------------------------------------
- Schwarzshildin s{teest{ tulee mustan aukon "tapahtumahorisontti",
- aukon raja jolta ei ole paluuta. Mik{ tahansa joka ylitt{{
- tapahtumahorisontin ei koskaan voi l{hte{ mustasta aukosta.
- Tapahtumahorisontin sis{puolella t{hti jatkaa kutistumistaan kunnes
- se saavuttaa avaruus-aika -singulariteetin, jota moderni tiede ei
- helposti pysty m{{rittelem{{n. Se saattaisi olla {{rett|m{n tiheyden
- tila jossa materia menett{{ kaikki tutut ominaisuutensa.
-
- Teoreettisesti t{hdelt{ saattaa kulua alle sekunti mustaksi aukoksi
- romahtamiseen. Suhteellisuuden vaikutuksesta me emme kuitenkaan
- pystyisi koskaan n{kem{{n sellaista tapahtumaa. T{m{ johtuu siit{
- ett{, kuten osoitettiin vertaamalla avaruusaluksen kelloja
- Maanpinnalla oleviin kelloihin, painovoima voi hidastaa, ehk{ jopa
- pys{ytt{{, ajan. Romahtavan t{hden painovoima hidastaisi aikaa niin
- paljon ett{ n{kisimme t{hden romahtavan katsoimmepa miten kauan
- tahansa.
-
- Heti kun musta aukko on muodostunut, se survoo singulariteettiin
- mink{ tahansa joka ylitt{{ sen tapahtumahorisontin. Kun musta aukko
- nielee materiaa, sen tapahtumahorisontti laajenee. T{t{
- laajentumista rajoittaa vain materian saatavuus. Uskomattoman
- valtavat mustat aukot jotka pit{v{t luonaan miljardien aurinkojen
- massojen murskattuja j{{nn|ksi{ ovat teoreettisesti mahdollisia.
-
- Todisteet sellaisten ylitiheiden t{htien kuin valkoisten
- k{{pi|iden ja neutronit{htien olemassaolosta ovat tukeneet ajatusta
- ett{ mustia aukkoja, jotka edustavat sit{ mik{ saattaa olla
- {{rimm{inen tiheys, t{ytyy my|s olla olemassa. Mahdollisia mustia
- aukkoja, t{hti{ joilla on kolme kertaa Aurinkomme massa tai enemm{n,
- on taivas t{ynn{. Mutta kuinka astronomit voivat huomata mustan aukon?
-
- KUINKA MUSTAT AUKOT VOIDAAN EP[SUORASTI HAVAITA
-
- Tiedemiehet l|ysiv{t ep{suorat keinot sen tekemiseen. Menetelm{t
- koskevat mustia aukkoja jotka ovat kaksoist{htij{rjestelmien
- j{seni{. Kaksoist{htij{rjestelm{ koostuu kahdesta verrattain
- l{hekk{isest{ toisiaan kiert{v{st{ t{hdest{. Toisin kuin Aurinkomme,
- useimmat t{hdet esiintyv{t pareittain.
-
- Jos toinen kaksoisj{rjestelm{n t{hdist{ olisi tullut mustaksi
- aukoksi, aukko ilmaisisi olemassaolonsa, vaikkakin n{kym{tt|m{n{,
- painovoimavaikutuksillaan toiseen t{hteen. N{m{ vaikutukset olisivat
- sopusoinnussa Newtonin Lain kanssa: Kahden kappaleen keskin{inen
- vetovoima on suoraan verrannollinen niiden v{lisen et{isyyden neli||n.
- Syy on se ett{ tapahtumahorisonttinsa ulkopuolella mustan aukon
- painovoima on sama kuin muiden kohteiden.
-
- Tiedemiehet ovat my|s ratkaisseet ett{ oleellinen osa mustaa
- aukkoa kiert{v{n materian energiasta muuntuu t|rm{ysten,
- pakkautumisen ja kuumenemisen vuoksi r|ntgen- ja gammas{teiksi jotka
- n{kyv{t tiettyin{ spektrin ominaispiirtein{. S{teily on per{isin
- materiaalista kun se tempautuu aukon tapahtumahorisontin yli, jota
- sen s{teily ei voi paeta.
-
- MADONREI[T
-
- Jotkut tiedemiehet spekuloivat ett{ mustaan aukkoon menev{ materia
- saattaa selviyty{. Erikoisissa olosuhteissa se saattaa joutua
- k{yt{viin joita kutsutaan "madonrei'iksi" sukeltaakseen esiin
- toisessa ajassa tai toisessa maailmankaikkeudessa. Mustat aukot
- temppuilevat teorian mukaan tilan ja ajan kanssa.
-
- NASAN OBSERVATORION HAVAINNOT
-
- Musta aukko -kandidaatteja -- ilmi|in{ n{kyvi{ musta aukko
- -efektej{ -- on l|ydetty ja tutkittu sellaisten NASAn satelliittien
- kautta kuin Small Astronomy Satellites (SAS) ja paljon suuremmat
- Orbiting Astronomical Observatories (OAO) sek{ High Energy
- Astronomical Observatories (HEAO). Lupaavin kandidaatti on Cygnus
- X-1, n{kym{t|n kohde Cygnuksen, Joutsenen t{htikuviossa. Cygnus X-1
- tarkoittaa ett{ se on ensimm{inen Cygnuksesta l|ydetty
- r|ntgens{teilyl{hde. N{kym{tt|m{st{ kohteesta per{isin olevilla
- r|ntgens{teill{ on samanlaisia ominaispiirteit{ kuin on ennustettu
- tulevan materiasta kun se putoaa mustaa aukkoa kohti. Materiaali
- tempautuu ilmeisesti aukon kaksoisseuralaisesta, suuresta, noin 30
- auringon massaisesta t{hdest{. Mustan aukon painovoimavaikutuksiin
- n{kyv{{n t{hteen perustuen aukon massan on arvioitu olevan noin
- kuusi kertaa Aurinkomme massa. Aikanaan j{ttim{inen n{kyv{ t{hti
- voisi my|s romahtaa neutronit{hdeksi tai mustaksi aukoksi tai
- tempautua pala palalta olemassaolevaan mustaan aukkoon laajentaen
- merkitt{v{sti aukon tapahtumahorisonttia.
-
- MUSTAT AUKOT JA GALAKSIT
-
- On teoretisoitu ett{ liikkuvat mustat aukot, jotka sis{lt{v{t
- miljoonien tai miljardien kuolleiden t{htien j{{nn|kset, saattavat
- sijaita Linnunratamme kaltaisten galaksien keskustoissa ja ett{
- valtavat py|riv{t mustat aukot voivat olla kvasaarien ja aktiivisten
- galaksien voimanl{htein{. Kvasaarien uskotaan olevan varhaisessa
- v{kivaltaisessa kehitysvaiheessa olevia galakseja kun taas
- aktiiviset galaksit on pantu merkille niiden tuottamien tavattomien
- energioiden vuoksi, jotka ovat enimm{kseen per{isin niiden ytimist{.
-
- Er{{n Yleisen Suhteellisuusteorian osan mukaan, jota kutsutaan
- Penrosen Prosessiksi, suurin osa mustia aukkoja kohti putoavasta
- materiasta kuluu samalla kun j{ljelle j{{nyt osa sinkoutuu ulosp{in
- suuremmalla energialla kuin alkuper{inen putoava oli. Energiaa antaa
- aukon uskomattoman nopea py|riminen. Hiljaisten tavallisten
- galaksien kuten Linnunratamme sanotaan olevan sellaisia vain siksi
- ettei niiden keskustoissa olevilla mustilla aukoilla ole l{hell{{n
- materiaalia jota sy|d{.
-
- T{m{ tilanne voisi muuttua jonkun t{htiparven mahdollisesti
- hajaantuessa aukon l{hettyvill{ l{hett{en t{hti{ luisumaan aukkoon.
- Sellainen tapahtuma voisi saada galaksimme ytimen r{j{ht{m{{n
- toimintaan, vapauttaen runsain m{{rin voimakasta gammas{teily{ joka
- viskautuisi galaksimme poikki kuin kuoleman s{de, tuhoten el{m{n
- Maapallolla ja kaikkialla muualla miss{ sit{ ehk{ oli esiintynyt.
-
- MUSTAT AUKOT JA GALAKSIPARVET
-
- Jotkut astronomit uskovat ett{ j{ttil{ism{isten mustien aukkojen
- vetovoimakent{t saattavat pit{{ yhdess{ valtavia galaktisia parvia
- kuten Virgo-parvea joka koostuu noin 2500 galaksista. T{llaiset
- parvet muodostuivat Suuren Pamauksen j{lkeen noin 10 - 20 miljardia
- vuotta sitten. Miksi ne eiv{t levinneet satunnaisesti kun
- Maailmankaikkeus laajeni, sit{ ei ole ymm{rretty, koska
- havaittavissa on vain murto-osa massasta joka tarvitaan pit{m{{n ne
- yhdess{. NASAn Hubble -Avaruuskaukoputki ja AXAF -Teleskooppi
- tulevat tarjoamaan monin verroin enemm{n tietoa kuin maanp{{lliset
- observatoriot varusteineen ja vaikuttavat osaltaan t{m{n ja muiden
- Maailmankaikkeutemme salaisuuksien ratkaisemisessa.
-
- MUSTAT AUKOT JA MAAILMANKAIKKEUTEMME
-
- Maailmankaikkeutemme on teorian mukaan alkanut pamauksessa joka
- l{hetti sen palaset ulosp{in kaikkiin suuntiin. T{h{n menness{
- astronomit eiv{t ole l|yt{neet tarpeeksi massaa kumoamaan t{m{n
- laajentumisen. J{ljelle on j{{nyt kuitenkin mahdollisuus, ett{
- puuttuva massa saattaa olla suljettuna huomaamattomiin mustiin
- aukkoihin jotka ovat yleisempi{ kuin kukaan tajuaa.
-
- Jos on olemassa tarpeeksi mustia aukkoja kumoamaan
- maailmankaikkeuden laajenemisen, mit{ sitten? Tulevatko kaikki
- t{hdet, galaksit ja muu materia maailmankaikkeudessa luhistumaan
- sis{{np{in kuin t{hti joka on kuluttanut loppuun ydinpolttoaineensa?
- Syntyyk| yksi laaja musta aukko, jonka sis{ll{ maailmankaikkeus
- kutistuu {{rimm{iseksi singulariteetiksi?
-
- Laskemalla taaksep{in yli 10 miljardia vuotta jotkut kosmologit
- j{ljitt{v{t nykyisen maailmankaikkeutemme singulariteetiksi. Onko
- singulariteetti sek{ maailmankaikkeutemme alussa ett{ lopussa? Onko
- maailmankaikkeutemme vain kehitysvaihe singulariteettien v{lill{?
-
- N{m{ kysymykset voivat olla teoreettisempia kuin k{sit{mme.
- Tiedemiehet sanovat, ett{ jos itse maailmankaikkeus on suljettu eik{
- mik{{n voi paeta siit{, saatamme jo olla mustassa aukossa.
-
-
- (NASA)
- Suomennos: Jarmo J{rvinen
-