Noin 16 000 valovuoden päässä maapallosta on pallo, joka sisältää miljoonia tähtiä, jotka ovat peräisin maailmankaikkeuden alkuvuosista. Tämän tiheän rypäleen, nimeltään 47 Tucanae, säde on noin 200 valovuotta ja se on yksi yötaivaan kirkkaimmista klustereista. 47 Tucanaen sisällä voimakkaat gravitaatiovoimat ovat lajitelleet tähdet ajan myötä, työntäen vähemmän tiheät tähdet ulkopuolelle ja luoneet erittäin tiheän sisäisen ytimen, joka kestää tarkkailun ulkopuolella.
Asiaan liittyvä sisältö
- Voisitko törmätä mustaan reikään?
- Tutkijat kuulevat vielä kaksi muinaista mustaa reikää
- Supermassiiviset mustat reiät saattavat olla yleisempiä kuin aiemmin ajatellut
- Vanhat, tiheät tähtiklusterit saattavat olla paikka etsiä monimutkaista vieraan elämää
"Globaalien klustereiden opiskelu on tunnetusti haastavaa", sanoo Bülent Kiziltan, astrofysiikka Harvard-Smithsonianin astrofysiikan keskuksessa. Hänen mukaansa on niin paljon tähtiä pakattu vierekkäin, että säteilyn kaappaaminen yhden keskuksesta on melkein mahdotonta. Joten vaikka tutkijat ovat kauan epäilleet, että 47 Tucanae-siemenessä saattaa olla musta aukko sen keskellä, kuten monet muut globaalit klusterit näyttävät, he eivät ole pystyneet todistamaan sitä.
Nyt Nature- lehdessä eilen julkaistussa tutkimuksessa Kiziltan ja hänen kollegansa ovat auttaneet vertaistumaan 47 Tucanaen sydämeen löytääkseen ensimmäisen uuden luokan keskikokoisista mustista reikistä.
Nimestään huolimatta mustat aukot eivät oikeastaan ole niin mustia, Kiziltan sanoo. Hän sanoo, että kun ne repiä tähtiä epäonnisesti vaeltaakseen vetovoimaansa, ne muodostavat ympärilleen kirkkaan, kuumien kaasujen levyn, joka tunnetaan lisääntymislevynä. Mustat reiät eivät anna näkyvää valoa paeta, mutta ne säteilevät yleensä röntgensäteitä kuluttaessaan näitä kaasuja. 47 Tucanae on kuitenkin niin tiheä, että sen keskikohtaan ei ole jäänyt kaasuja mustan aukon kuluttamiseksi.
Kiziltan käytti asiantuntemustaan toisessa omituisessa avaruusobjektityypissä - pulsareissa - kokeillakseen uutta tapaa havaita nämä vaikeasti tyypilliset mustat aukot.
Pulsars "tarjoaa meille alustan, jonka avulla voimme tutkia hyvin pieniä muutoksia ympäristössä", Kiziltan sanoo. Näitä tähtiä, jotka lähettävät säteilyn "pulsseja" erittäin säännöllisin väliajoin, voidaan käyttää vertailupisteinä kosmisten muodostelmien kartoittamiseen, mukaan lukien globaalit klusterit; Kiziltan vetoaa heihin "kosmisiin atomikelloihin".
Kahden tusinan pulssarin ollessa 47 Tucanaen reunalla oppaina, Kiziltan ja hänen tiiminsä pystyivät rakentamaan simulaatioita siitä, kuinka pallomainen klusteri kehittyi ajan myötä, ja etenkin kuinka tiheämpiä ja vähemmän tiheitä tähtiä lajiteltiin nykypäivän asemaansa.
Nämä simulaatiot olivat massiivisia yrityksiä, Kiziltan sanoo, että niiden suorittaminen vaatii noin kuudesta yhdeksään kuukauteen jopa erittäin tehokkaissa tietokoneissa. Mistä syystä hän ei ollut innoissaan, hän sanoo, kun Nature-tutkijat pyysivät lisäsimulaatioita, jotka päätyivät toisen vuoden loppuun.
Mutta tämä ponnistelu oli sen arvoista, Kiziltan sanoo, koska se johti ennennäkemättömään: ensimmäiseen löytöyn musta aukko pyöreän klusterin sisällä. Hänen mukaansa satojen simulaatioiden suorittamisen jälkeen hän sanoo, että ainoa mahdollinen skenaario, joka voisi johtaa nykypäivän 47 Tucanaen kehitykseen, sisälsi mustan aukon globaalin klusterin tiheässä, kaasutonta keskustaan. Tämä aikaisemmin harkitsematon ympäristö mustalle aukolle avaa uusia paikkoja etsimään niitä, Kiziltan sanoo.
"Voidaan vain kuvitella, mikä on varjoavan muiden globaalien klustereiden keskuksissa", Kiziltan sanoo.
Kiziltan toteaa myös mielenkiintoisen olevan, että hänen simulaatioissaan ennustetaan musta aukko. Toistaiseksi tutkijat ovat useimmiten löytäneet pieniä mustia reikiä (karkeasti tähtien kokoisia, jotka romahti niiden muodostamiseksi) ja supermassiivisia mustia reikiä (tuhansia kertoja suurempia kuin aurinkoomme). Keskikokoiset mustat aukot ovat pääosin kiertäneet tutkijoita - tosin ei yrittämisen puutteen vuoksi.
Tucanaen 47 keskellä ennustettava musta aukko kuuluu tähän harvinaiseen keskitietä, Kiziltan sanoo. Tämän mahdollisen mustan aukon jatkotutkimus voisi tarjota uusia käsityksiä siitä, kuinka ja miksi nämä suurelta osin tuntemattomat mustat aukot muodostuvat.
Ehkä jopa itse löytöistä tärkeämpää on, kuinka Kiziltan ja hänen tiiminsä saapuivat heille. Kiziltan ja hänen yhteistyökumppaninsa veivät matemaattista teoriaa, jonka kaksi amerikkalaista kryptografoijaa kehitti 1950-luvulla auttaakseen kartoittamaan tähtijen todennäköisiä jakautumisia 47 Tucanaessa. "He kehittivät tämän matemaattisen menetelmän kerätäkseen puutteellista tietoa nähdäkseen suuremman kuvan", Kiziltan sanoo.
Kiziltan pyrkii tarkentamaan heidän uutta lähestymistapaansa ja käyttämään tätä uutta menetelmää katsomaan muihin tähtipopulaatioihin aiemmin näkymättömiä mustia aukkoja. Voimakkaat uudet tieteelliset tietokoneet ja muut instrumentit, jotka tulevat verkkoon verkkoon tulevina vuosina, auttavat tässä pyrkimyksessä, hän sanoo.
"Olemme tehneet monia asioita ensimmäistä kertaa tässä työssä", Kiziltan sanoo. Samalla "vielä on niin paljon asioita, jotka on tehtävä."
