Uusi tutkimus valottaa universumin arvoituksellisimpia kohteita

Uusi teoria saattoi laittaa pienen palasen oikeaan kohtaan universumin valtavassa palapelissä.

Uusi teoria saattoi laittaa pienen palasen oikeaan kohtaan universumin valtavassa palapelissä.

LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State (Aurore Simonnet)

Omassa galaksissamme, Linnunradassa, vastaavaa tapahtuu vain muutaman kerran miljoonassa vuodessa, mutta kun katsotaan universumin kaukaisiin galakseihin, tapahtuma toistuu useasti joka vuosi.

Kun kaksi suurta mustaa aukkoa törmää valtavassa räjähdyksessä ja sulautuu toisiinsa, universumiin leviää gravitaatioaaltoja.

Pöydällä pyörivän hyrrän tavoin mustat aukot pyörivät akselinsa ympäri. Aukkojen pyörimisakselien kallistuskulmat voivat olla erilaiset.

Vuonna 2015 tehtyjen ensimmäisten mittausten jälkeen tutkijat ovat hämmästelleet sitä, mikä määrää mustan aukon pyörimisakselin suunnan sillä hetkellä, kun kaksi mustaa aukkoa törmää toisiinsa.

Yllättävästi uusi teoria viittaa siihen, että suunta määräytyy täysin sattumanvaraisesti, kun musta aukko syntyy supernovaräjähdyksessä.

Suunta muuttuu syntyhetkellä

Teoria esitetään uudessa tutkimuksessa, jonka tulokset julkaistiin The Astrophysical Journal -lehdessä.

Tutkimuksen tekijän, tanskalaisen Aalborgin yliopiston teoreettisen astrofysiikan professorin Thomas Taurisin mukaan tähän asti on mitattu noin sata kahden mustan aukon törmäystä. Tauris on tarkastellut nimenomaan mustien aukkojen pyörimisakselia.

”Tähän asti vaikeaa on ollut ymmärtää, miten kahden mustan aukon pyörimisakselit suhtautuvat toisiinsa”, Tauris selittää.

”Sain selville, että kun raskaat tähdet kuolevat supernovaräjähdyksessä, syntyvän mustan aukon pyörimisakselin suunta ilmeisesti määräytyy täysin sattumanvaraisesti.”

Tutkimuksessaan Tauris käytti tietokonesimulaatioita miljoonista kaksoistähtijärjestelmien supernovista ja tutki simulaatioissa syntyvien mustien aukkojen pyörimisakseleita.

Idean siitä, että mustien aukkojen pyörimisakseli kääntyy satunnaiseen suuntaan aukon syntyprosessissa, Tauris sai neutronitähdiltä, joissa käy myös niin.

Kuva esittää kahden mustan aukon sulautumista toisiinsa ja gravitaatioaaltoja, jotka lähtevät universumiin, kun mustat aukot liikkuvat toisiaan kohti.

© LIGO/T. Pyle

Kun Tauris vertasi simulaatioitaan gravitaatioaaltoja Yhdysvalloissa ja Italiassa havainnoivien LIGO- ja Virgo-ilmaisimen mittauksiin, hän havaitsi, että ne sopivat hyvin yhteen.

”Hämmästyin, kun huomasin, että simulaatiot olivat niin hyvin linjassa mittausten kanssa. Taustalla on hyvin yksinkertainen selitys, ja yksinkertaiset selitykset, joiden perusteella voidaan tuottaa dataa, ovat usein osoittautuneet oikeiksi – vaikkakaan se ei sinänsä todista mitään”, toteaa Tauris.

Mustista aukoista tiedetään hyvin vähän

Taurisin mukaan teoria voi olla pieni palanen kosmisessa palapelissä. Hän sanoo, että perustutkimus voi antaa vastauksia joihinkin universumin suuriin kysymyksiin. Tällaisia kysymyksiä ovat muun muassa, mistä me tulemme ja miten universumi toimii sekä mitkä mekanismit ohjaavat luonnon kulkua.

”Minun näkökulmastani kyse on siitä, että asiat pitää nähdä laajemmassa yhteydessä.” Thomas Tauris, teoreettisen astrofysiikan professori.

”Ihmiset saattavat kysyä, miksi ihmeessä meidän pitäisi olla kiinnostuneita siitä, mihin suuntaan mustien aukkojen akselit ovat kallellaan, kun samaan aikaan inflaatio laukkaa ja Euroopassa soditaan. Minun näkökulmastani kyse on siitä, että asiat pitää nähdä laajemmassa yhteydessä”, Tauris sanoo.

”Mustat aukot kiehtovat, koska ne ovat universumin arvoituksellisia kohteita, joista tiedämme hyvin vähän. Meillä ei ole minkäänlaista käsitystä siitä, mitä tapahtumahorisontin toisella puolella tapahtuu (kohta, joka määrää mustan aukon rajan, toim.). Sieltä ei saada tietoja, siksi mustat aukot ovat niin erikoisia. Meidän tuntemamme fysiikka kerta kaikkiaan romuttuu, kun pääsemme tapahtumahorisontin taakse”, Tauris selittää.

©

Lue myös:

Seuraavaksi pitää Taurisin mukaan tutkia lisää dataa useammista mustien aukkojen törmäyksistä. Siten saadaan enemmän tietoa mustan aukon pyörimisakselin – ilmeisesti satunnaisesta – suunnan määräytymisestä supernovaräjähdyksen aikana.