Pääteemat > Mustat aukot ja madonreiät >
Topic Index:
- – Mustat aukot ja madonreiät Johdanto
- – Tähdet, Supernovat ja neutronitähdet
- – Mustien aukkojen synty
- – Mustien aukkojen teoria & Hawkingin säteily
- – Tapahtumahorisontti ja akkrektiokiekko
- – Singulariteetit
- – Madonreiät
- – Johtopäätökset
Mustan aukon massa keskittyy yhteen pisteeseen syvällä sen sydämessä, eikä sitä selvästikään voi nähdä. ”Reikä”, joka periaatteessa voidaan nähdä (vaikka kukaan ei ole koskaan oikeasti nähnyt mustaa aukkoa suoraan), on singulariteettia ympäröivä avaruusalue, jossa painovoima on niin voimakas, ettei mikään, ei edes valo, maailmankaikkeuden nopein asia, pääse pakenemaan, ja jossa aikadilataatio muuttuu lähes äärettömäksi.
Mustaa aukkoa rajoittaa siis hyvin määritelty pinta tai reuna, jota kutsutaan ”tapahtumahorisontiksi” ja jonka sisällä mitään ei voi nähdä eikä mikään voi paeta, koska tarvittava pakonopeus olisi yhtä suuri tai suurempi kuin valon nopeus (fyysinen mahdottomuus). Tapahtumahorisontti toimii eräänlaisena yksisuuntaisena kalvona, joka on samankaltainen kuin ”piste, josta ei ole paluuta”, jonka vene kokee lähestyessään pyörrettä ja saavuttaessaan pisteen, jossa ei ole enää mahdollista navigoida virtausta vastaan. Tai toisin ajateltuna tapahtumahorisontin sisällä itse avaruus putoaa mustaan aukkoon valon nopeutta suuremmalla laskennallisella nopeudella.
(Klikkaa suuremmaksi)
Mustan aukon tapahtumahorisontti, akkrektiokiekko ja gammasäteilysuihkut
(Lähde: Internet Encyclopedia of Science: http://www.daviddarling.info/
encyclopedia/E/event_horizon.html – Credit & ©: Tähtitiede / Roen Kelly)
Räjähdystähden, jonka massa on moninkertainen omaan Aurinkoomme verrattuna, mustan aukon tapahtumahorisontti olisi ehkä muutaman kilometrin levyinen. Se voisi kuitenkin sitten ajan mittaan kasvaa, kun se nielaisi pölyä, planeettoja, tähtiä ja jopa muita mustia aukkoja. Esimerkiksi Linnunradan keskipisteessä olevan mustan aukon massan arvioidaan olevan noin 2 500 000 auringon suuruinen, ja sen tapahtumahorisontin läpimitta on useita miljoonia kilometrejä.
Aine, kuten kaasu, pöly ja muut tähtijätteet, jotka ovat tulleet lähelle mustaa aukkoa, mutta eivät ole aivan pudonneet siihen, muodostavat tapahtumahorisontin ympärille litistyneen, pyörivän aineen kaistan, jota kutsutaan akkrektiokiekoksi (tai -levyksi). Vaikka kukaan ei ole koskaan nähnyt mustaa aukkoa tai edes sen tapahtumahorisonttia, tämä akkrektiokiekko voidaan nähdä, koska pyörivät hiukkaset kiihtyvät mustan aukon valtavan painovoiman vaikutuksesta valtavaan nopeuteen, mikä vapauttaa lämpöä ja voimakkaita röntgen- ja gammasäteitä maailmankaikkeuteen, kun ne törmäävät toisiinsa.
Näitä akkrektiokiekkoja sanotaan myös kvasaareiksi (kvasitähtimäisiksi radiolähteiksi). Kvasaarit ovat maailmankaikkeuden vanhimmat tunnetut kappaleet ja (gammasäteilypurkauksia lukuun ottamatta) kaukaisimmat kohteet, jotka voimme todella nähdä, sekä kirkkaimmat ja massiivisimmat, jotka varjostavat triljoonia tähtiä. Kvasaari on siis kirkas sädekehä, joka ympäröi pyörivää mustaa aukkoa ja jota se vetää puoleensa ja syöttää siihen tehokkaasti ainetta. Kvasaari himmenee tavalliseksi mustaksi aukoksi, kun sen ympärillä ei ole enää ainetta syötäväksi.
Pyörimätön musta aukko olisi täsmälleen pallomainen. Pyörivä musta aukko (joka on syntynyt pyörivän tähden luhistumisesta) kuitenkin pullistuu keskipakovoiman vuoksi päiväntasaajastaan. Pyörivää mustaa aukkoa ympäröi myös aika-avaruuden alue, jossa on mahdotonta pysähtyä, jota kutsutaan ergosfääriksi. Tämä johtuu prosessista, joka tunnetaan nimellä frame-dragging, jolloin mikä tahansa pyörivä massa pyrkii hieman ”vetämään” sitä välittömästi ympäröivää avaruusaikaa pitkin. Itse asiassa ergosfäärin avaruusaikaa vedetään teknisesti valonnopeutta nopeammin (suhteessa muihin sitä ympäröiviin avaruusajan alueisiin). Ergosfäärissä olevien kappaleiden voi olla mahdollista paeta mustan aukon kiertoradalta, mutta ergosfäärissä ollessaan ne eivät voi pysyä paikallaan.
Mustan aukon ympärillä vallitsevan äärimmäisen painovoiman vuoksi sen gravitaatiokentässä oleva objekti kokee ajan hidastumisen, jota kutsutaan gravitaation aiheuttamaksi aikadilaatioksi, suhteessa kentän ulkopuolella oleviin havaitsijoihin. Kaukaisen tarkkailijan näkökulmasta mustaan aukkoon putoava esine näyttää hidastuvan ja haalistuvan, lähestyen tapahtumahorisonttia, mutta ei koskaan aivan saavuttaen sitä. Lopulta jossain vaiheessa juuri ennen tapahtumahorisontin saavuttamista se muuttuu niin himmeäksi, ettei sitä voi enää nähdä (kaikki tämä johtuu aikadilataatiovaikutuksesta).
|