Toisiaan kiertävät supermassiiviset mustat aukot ovat universumin äärimmäisin fysiikan laboratorio (Väitös FM Pauli Pihajoki, 15.8.2014, tähtitiede)
Filosofian maisteri Pauli Pihajoki kehitti väitöstutkimuksessaan uuden keinon osoittaa OJ287 -nimellä tunnetussa galaksiytimessä olevan kaksi lähellä toisiaan kiertävää supermassiivista mustaa aukkoa. – Tämän systeemin äärimmäiset olosuhteet muodostavat vaativan kokeen gravitaatioteorioille ja astrofysiikan malleille, Pauli Pihajoki sanoo.
Turun yliopiston tiedote 6.8.2014
Tutkimuksessa arvioidaan, että purkautuminen tapahtuu noin vuonna 2021.
OJ287 on turkulaistutkijoiden maailmanmenestys
Mustat aukot ovat suhteellisuusteorian ennustamia niin tiheitä kappaleita, että niiden pinnalta edes valo ei pääse pakenemaan. Suurimpien tällaisten mustien aukkojen tiedetään sijaitsevan galaksien ytimissä, ja ne voivat olla massaltaan jopa yli miljardin Auringon massaisia. Jotkin näistä aukoista keräävät itseensä galaksin kaasua ja pölyä, ja säteilevät niin voimakkaasti, että ne voidaan havaita maasta asti niin sanottuina aktiivisina galaksiytiminä.
– OJ287 on kaukaisen galaksin aktiivinen ydin, joka näkyy taivaalla himmeänä silmin erottumattomana pisteenä Kravun tähdistössä. Koska OJ287 sijaitsee taivaalla lähellä maan ratatasoa, kuten planeetat ja asteroiditkin, se on päätynyt vahingossa useaan historialliseen tähtitieteelliseen valokuvaan, Pihajoki kertoo.
Turun yliopiston Tuorlan observatoriossa Aimo Sillanpään johdolla 1980-luvulla tehdyssä tutkimuksessa historialliset havainnot yhdistettiin jo olemassa oleviin havaintoihin. Saadun valokäyrän perusteella OJ287:n havaittiin kirkastuvan voimakkaasti noin 12 vuoden välein. Tämän pohjalta kehitettiin malli, jossa kirkastumisen taustalla ovat toisiaan kiertävät mustat aukot.
Mallin alun perin vuonna 1988 esitelleestä tieteellisestä julkaisusta on sittemmin tullut eräs suomalaisen tähtitieteen siteeratuimmista.
Kahden mustan aukon mallille uusia todisteita
Pihajoen tutkima aktiivinen galaksiydin OJ287 pitää sisällään kaksi lähellä toisiaan kiertävää supermassiivista mustaa aukkoa.
– Juuri lähellä toisiaan kiertävät supermassiiviset mustat aukot ovat tieteellisesti erityisen mielenkiintoisia, Pihajoki sanoo.
Osana väitöskirjatutkimusta Pihajoki analysoi tähtitieteellisistä valokuvauslevyarkistoista löytyneiden levyjen avulla saatuja uusia mittapisteitä OJ287:n kirkkaudesta. Tutkimuksessa tehtyjen numeeristen simulaatioiden avulla näiden havaintojen osoitettiin sopivan hyvin yhteen kahden mustan aukon teoreettisen mallin kanssa.
– Tämä vahvistaa käsitystä siitä, että OJ287 todella kätkee sisäänsä kaksi supermassiivista mustaa aukkoa .
Purkausten välillä suurin osa OJ287:tä havaittavasta säteilystä on peräisin systeemin massiivisemmasta mustasta aukosta. Pihajoki etsi tutkimuksessaan mahdollisuutta havaita aukoista vähemmän massiivinen.
Tuloksilla on selkeä sovellusarvo, sillä pienemmän mustan aukon olemassaolon näyttäminen toteen osoittaisi kahden lähekkäisen mustan aukon mallin olevan kiistatta oikea malli OJ287-systeemille.
– Tämä olisi merkittävä tieteellinen saavutus.
***
Perjantaina 15. elokuuta 2014 kello 12.15 esitetään Turun yliopistossa (Luonnontieteiden talo 1, luentosali XV (Granö-sali), Vesilinnantie 5, Turku) julkisesti tarkastettavaksi filosofian maisteri Pauli Pihajoen väitöskirja ”The Supermassive Binary Black Hole System OJ287” (Kahden supermassiivisen mustan aukon muodostama järjestelmä OJ287). Virallisena vastaväittäjänä toimii professori Jochen Heidt Heidelbergin yliopistosta Saksasta ja kustoksena professori Juri Poutanen.
FM Pauli Pihajoki on syntynyt 1983 ja kirjoittanut ylioppilaaksi 2002 Kastun lukiosta Turusta. Filosofian maisteriksi Pihajoki valmistui vuonna 2009 Turun yliopistosta. Tällä hetkellä Pihajoki toimii tohtorikoulutettavana Tuorlan observatoriossa.