Euroopan avaruusjärjestön Esan Gaia-hankkeen tutkijat ovat löytäneet Linnunradalta odottamattoman ison mustan aukon, jonka Esan mukaan on Maan takapihalla, toki vain kosmisessa mittakaavassa. Välimatkaa Kotkan tähdistössä sijaitsevaan mustaan aukkoon on runsaat 1 900 valovuotta.
Slovenialaisen Ljubljanan yliopiston astronomi Tomaž Zwitter, yksi hankkeen tutkijoista, suhteuttaa etäisyyttä Gaian lisätiedotteessa Maan historiaan. Kun mustaa aukkoa kiertävän tähden nyt havaittu valo lähti liikkeelle, keisari Nero hallitsi Roomaa.
Vertailun vuoksi: lähitähtemme Auringon valolta kestää Maahan runsaat kahdeksan minuuttia.
Kotkan tähdistössä sijaitsevalla mustalla aukolla on 33-kertaisesti niin paljon massaa kuin Auringolla. Niin suuria tähdenmassaisia mustia aukkoja tunnetaan ennestään vain kaukaisista galakseista, ei Linnunradalta.
Mustia aukkoja, joiden lähellä ei ole ainetta ahmittavaksi, kutsutaan nukkuviksi, ja niitä on erittäin vaikea havaita.
– Tällainen löytö osuu tutkijan kohdalle vain kerran elämässä, sanoo havainnon tehnyttä ryhmää johtava astronomi Pasquale Panuzzo ranskalaisen CNRS-tutkimuskeskuksen observatoriosta Pariisista.
Vanha kokoennätys päihittyi 50 prosentilla
Kun kuoleva tähti ei pysty enää vastustamaan painovoimaa, sen sisäosat romahtavat kokoon ja ulkoiset osat räjähtävät avaruuteen supernovana. Jos tähdellä on kyllin massiivinen ydin, siitä voi puristua musta aukko. Meidän Aurinkomme on liian kevyt, kun siitä aika jättää.
Linnunradalla havaituilla tähdenmassaisilla mustilla aukoilla on keskimäärin kymmenkertaisesti Auringon massa. Toistaiseksi Linnunradalta on löytynyt varmasti tai todennäköisesti 50 tällaista aukkoa. Kokoennätys oli tätä ennen Joutsenen tähdistön Cyg.11:llä. Sen massa on arvioitu 21 Auringon kokoiseksi.
Kisa tosin on tuskin alkanutkaan, sillä tutkijat arvioivat, että kotigalaksissamme saattaa olla sata miljoonaa mustaa aukkoa. Ellei niillä ole kiertolaista, joka antaisi niistä vinkkiä, niiden havaitseminen jää tulevaisuuden tieteen haasteeksi.
Omaa luokkaansa on supermassiivinen musta aukko, jollainen on Linnunradan keskustassa, aivan kuten muillakin galakseilla. Linnunradan Sagittarius A*:lla on massaa runsaan neljän miljoonan Auringon verran. Matkaa Maahan on lähes 27 000 valovuotta.
Aurinkoa kiertävä, hitaasti akselinsa ympäri pyörivä Gaia-avaruusobservatorio on skannannut teleskoopeillaan avaruutta kymmenen vuoden ajan. Sen havainnoista on syntymässä yhä yksityiskohtaisempi 3D-kartta miljardien tähtien sijainnista, nopeudesta, kirkkaudesta, lämpötilasta ja rakenteesta.
Yllättävä musta aukko löytyi, kun tutkijat haarukoivat tähtien käytöksestä poikkeuksia. Ne voivat kertoa kiertolaisesta eli eksoplaneetasta tai naapuriston tähdestä. Joskus syynä on musta aukko.
Pohtiessaan, miksi yksi tähdistä kulki keikahdellen, tutkijat totesivat sen kiertävän mustaa aukkoa. Etäisyyttä on kylliksi, jotta tähti on turvassa tuhoutumiselta, mutta silti niin vähän, että tähti horjahtelee mustan aukon painovoiman talutushihnassa. Tähden vuosi eli kierros aukon ympäri kestää 11,6 Maan vuotta.
Löytö varmistettiin suuntaamalla tähteen katse Maasta, Chilessä sijaitsevalla VLT-jättiläisteleskoopilla.
Gaia BH3 -nimen saaneen aukon löytyminen on ensimmäinen konkreettinen vahvistus sille hypoteesille, että mustiksi aukoiksi päätyvillä tähdillä on vähän raskaita alkuaineita. Gaia BH3:n kiertolaisen kemiallinen koostumus viittaa siihen, ettei raskaita alkuaineita ollut myöskään sen naapurilla ennen sen romahtamista.
Tällaisten tähtien on päätelty menettävän ikääntyessään vähemmän massaa kuin raskaita alkuaineita sisältävien tähtien, joten kuoleman jälkeen massa riittää romahduttamaan tähden mustaksi aukoksi.
Samalla havainto tukee hypoteesia, jonka mukaan varhaiset tähdet saattoivat kehittyä eri tavalla kuin ne massiiviset tähdet, joita galaksissamme näkyy nyt.
Havaittu jättiläistähti syntyi jo kahden ensimmäisen vuosimiljardin aikana alkuräjähdyksen jälkeen. Koska tähden kiertosuunta on toinen kuin Linnunradalla tähdillä yleensä, tutkijat päättelevät tähden olleen osa pientä galaksia tai pallomaista tähtijoukkoa, jonka joutui Linnunradan nielaisemaksi.
He eivät ole havainneet mitään, joka todistaisi, että Gaia BH3:ksi päätynyt tähti olisi supernovaräjähdyksessään roiskauttanut materiaaliaan naapuritähden päälle. Siitä päätellen musta aukko nappasi kiertolaisensa vasta synnyttyään, tutkijat sanovat.
Gaia BH3 on makupala tulevasta
Gaia BH3 on löytäjilleen niin innostava poikkeuslöytö, että havainto päätettiin julkaista Astronomy & Astrophysics -lehdessä jo nyt, ennen Gaia-hankkeen neljännen datapaketin julkaisemista.
Sitä on odoteltava vielä ainakin ensi vuoden loppuun, mutta sisällöstä on tekijöiden mukaan tulossa edellistäkin mojovampi. Astronomi Antonella Valleriani italialialaisesta Padovan yliopistosta kutsuu Gaia BH3:a sittenkin vain makupalaksi neljännestä paketista.
Jo kolmospaketti sisälsi uusia ja tarkennettuja tietoja lähes kahdesta miljardista Linnunradan tähdestä ja myös kauempaa muista galakseista. Ennen kuin Gaian työ on ohi, sen odotetaan osoittavan muun muassa tuhansien vielä tuntemattomien eksoplaneettojen sijainnin.
Viimeisen, täydellisimmän datapaketin julkaisua suunnitellaan vuodelle 2029. Avaruusobservatorion aika sen sijaan alkaa olla lopuillaan. Kaasu, jota propulsiojärjestelmä tarvitsee pitääkseen Gaian radan vakaana, loppunee ensi vuonna.
Observatorio on kuitenkin haarukoinut avaruudesta perinnön, jonka merkitys on jo tässä vaiheessa osoittautunut suuremmaksi ja monipuolisemmaksi kuin hankkeen alkuperäinen tavoite.
Mustia aukkojakin löytyy vielä useita jo seuraavan paketin dataa perkaamalla, ennustaa astronomi Lennart Lindegren Lundin yliopistosta Ruotsista.
Gaia-hankkeen tiedejohtaja Timo Prusti kertoo hankkeesta Tiedeykkösessä Yle Areenassa Jari Mäkisen haastattelussa (2021)