Taiteellinen tulkinta kaksoistähtijärjestelmästä avaruudessa.

Tähtitieteilijät havaitsivat mustan aukon pyörivän kyljellään

25.02.2022

Turun yliopiston tutkijat havaitsivat kaksoistähtijärjestelmässä olevan mustan aukon pyörimisakselin olevan yli 40 astetta kallellaan tähtijärjestelmän kiertoradan akseliin nähden. Havainto haastaa nykyiset teoreettiset mallit mustien aukkojen luhistumisprosesseista.

Tuorlan observatorion tutkijoiden havainto on ensimmäinen luotettava mittaustulos, joka osoittaa suuren eron mustan aukon oman pyörimisakselin ja tähtijärjestelmän kiertoradan akselin välillä. Kiertorata viittaa siihen rataan, jolla musta aukko ja sen tähtikumppani kiertävät toistensa ympäri. Tutkijoiden mittaama ero pyörimisakseleiden välillä oli yli 40 astetta. Tarkastelun kohteena ollut kaksoistähtijärjestelmä on nimeltään MAXI J1820+070.

Kun pienemmät kappaleet kiertävät avaruudessa suuremman keskikappaleen ympärillä, keskikappaleen pyörimisakseli on usein samassa suunnassa sitä kiertävien kappaleiden kiertoradan kohtisuoran kanssa. Tämä pätee myös omaan aurinkokuntaamme, jossa planeetat kiertävät Aurinkoa tasossa, joka on suunnilleen sama kuin Auringon päiväntasaajan taso. Auringon pyörimisakselin kaltevuus Maan kiertoradan akseliin nähden on vain seitsemän astetta.

– Tämä ei näytäkään pätevän omituisten kohteiden, kuten mustien aukkojen kohdalla. Kaksoistähtijärjestelmien mustat aukot syntyvät massiivisen tähden romahtamisen seurauksena. Tämän jälkeen musta aukko alkaa vetää itseensä ainetta sitä kiertävästä kevyemmästä kumppanitähdestä. Tätä ilmiötä tarkkaillessamme havaitsimme optista- ja röntgensäteilyä mustaan aukkoon putoavan materiaalin viimeisenä huokauksena. Samaan aikaan havaitsimme myös radiosäteilyä mustasta aukosta lähes valonnopeudella purkautuvista suihkuista, kertoo Turun yliopiston tähtitieteen professori ja julkaisun johtava kirjoittaja Juri Poutanen.

Näitä suihkuja seuraamalla tutkijat pystyivät määrittämään mustan aukon pyörimisakselin suunnan hyvin tarkasti. Kun kumppanitähdestä mustaan aukkoon putoavan kaasun määrä alkoi myöhemmin vähentyä, musta aukko himmeni, ja suuri osa järjestelmän valosta tuli kumppanitähdestä. Näin tutkijat saivat mitattua kaksoistähden kiertoradan kaltevuuden spektroskooppisilla tekniikoilla. Kaltevuus sattui olemaan samansuuntainen suihkujen kaltevuuden kanssa.

– Kiertoradan kolmiulotteisen suunnan määrittämiseksi on lisäksi tiedettävä kaksoistähtijärjestelmän sijaintikulma taivaalla, eli kuinka järjestelmä on kääntynyt taivaalla pohjoiseen nähden. Tämän kulman mittasimme polarimetrisilla tekniikoilla, Poutanen kertoo.

Science-lehdessä julkaistut tulokset antavat mielenkiintoisia uutta tietoa kaksoistähtijärjestelmien muodostumisesta ja evoluutiosta. Kallellaan olevista mustista aukoista ei ole paljoakaan tietoa erilaisissa mustien aukkojen muodostumismalleissa ja kaksoistähtien evoluution skenaarioissa.

– Yli 40 asteen ero kiertoradan ja mustan aukon pyörimisakselin kanssa oli täysin odottamatonta, jopa meille tutkijoille. Tutkijat ovat aina olettaneet tämän eron olevan hyvin pieni, kun he ovat tehneet mallinnuksia aineen käyttäytymisestä kaarevassa aika-avaruudessa mustan aukon ympärillä. Nykyiset mallit ovat jo nyt todella monimutkaisia, ja nyt uudet havainnot pakottavat lisäämään niihin uuden ulottuvuuden, Poutanen toteaa, ja painottaa mallintamisen edistymisen tärkeyttä lähitulevaisuudessa.

Tutkijat havaitsivat mustan aukon pyörimisakselin kaltevuuden Turun yliopiston ja tanskalaisen Århusin yliopiston yhdessä omistamalla yhteispohjoismaisella NOT-teleskoopilla. Mittaukset he tekivät teleskooppiin vastikään asennetulla DIPol-UF-polarimetrisella instrumentilla.

Kuva medialle:

Median edustajat voivat vapaasti hyödyntää oheista kuvaa aiheeseen liittyvässä uutisoinnissaan.

> Taiteilijan näkemys kaksoistähtijärjestelmästä

Kuvateksti: Taiteellinen näkemys MAXI J1820+070-kaksoistähtijärjestelmästä, joka koostuu pienikokoisesta mutta massiivisesta mustasta aukosta (piste kaasukiekon keskellä) ja auringonkaltaisesta kumppanitähdestä. Kapea kaasusuihku suuntautuu mustan aukon pyörimisakselin suuntaan, joka poikkeaa huomattavasti tähtien ratatasosta. Kuva on luotu binsim-ohjelmistolla (R. Hynes).

Luotu 25.02.2022 | Muokattu 25.02.2022