Esirippu kohoaa
Tietokonesimulaatio siitä, mitä Event Horizon Telescope voisi nähdä. Kuvassa punertavana näkyy aukkoa kiertävä ohut, kuuma plasma. Pyöreää, tummaa hahmoa kehystää aukkoa kiertävien fotonien muodostama rengas, ja sen sisällä häämöttää Linnunradan keskustan supermassiivisen mustan aukon tapahtumahorisontin hahmo. Kuva Hotaka Shiokawa
”Tulemme havaitsemaan mustien aukkojen tapahtumahorisontteja suoraan vielä tällä vuosikymmenellä”, ennusti Event Horizon Telescope -hankkeen johtaja Sheperd Doeleman Tähdet ja avaruus -lehteä varten tekemässäni haastattelussa liki 10 vuotta sitten.
Olin itse kuullut suht tuoreeltaan, että tutkijat ovat todellakin maailmanlaajuisesti puuhaamassa tällaista hurjaa hanketta: yhdistetään usean radioteleskoopin signaali ympäri maailmaa, jolloin saavutetaan niin pöyristyttävä erotuskyky, että Linnunradan keskustan supermassiivinen musta aukko, Sagittarius A*, voidaan nähdä kuvassa suoraan.
Tai no, oikeastaan kuvassa nähtäisiin mustan aukon tapahtumahorisonttia kehystävä fotonirengas (joka muodostuu hurjan gravitaation taivuttamista fotoneista aukon ympärille sille etäisyydelle, jossa edes valon nopeudella ei voi tehdä muuta kuin jäädä kiertämään mustaa aukkoa), mutta ajatus oli silti miellyttävän tyrmäävä. Ja on se sitä edelleenkin. Tätä nimenomaista kahdeksan radio-observatorion muodostamaa virtuaalista teleskooppia kutsutaan Event Horizon Telescopeksi (EHT).
Eikä Doeleman ollut väärässä. Eteläisellä taivaalla sijaitseva Sgr A* oli kuin olikin EHT:n intensiivisen havaitsemisen kohteena keväällä 2017. Samalla havaittiin myös lähigalaksin M87 keskustan supermassiivista mustaa aukkoa (sekä muutamia muita kohteita). M87 sijaitsee noin 50 miljoonan valovuoden etäisyydellä — galaksiksi edelleen lähellä — mutta tämän superjättiläisellipsigalaksin keskustan musta aukko on itsekin superjättiläisluokkaa, joten sen kokokin on vastaavasti suurempi. M87:n aukko näkyy taivaalla lähes Sgr A*:n kokoisena!
Viiden hyvin sujuneen havaintoyön jälkeen tutkijoilla oli noin tuhat terabitin kokoista kovalevyä täynnä dataa, jota on sittemmin pureskeltu hartaasti.
Niin suuri, mutta niin kaukana
Linnunradan keskustassa on joukko tähtiä, jotka kieppuvat näkymättömän, pienen alueen ympärillä. Koska tähtien radat määrää se massa, jota ne kiertävät, radoista voidaan suoraan laskea tuon näkymättömän pisteen sisältämä massa. Ja siellä todella on roinaa reilun neljän miljoonan Auringon massan verran alueella, joka mahtuisi Merkuriuksen radan sisäpuolelle. Tästä on voitu melkoisen hyvin perusteluin päätellä että jep, jättimäinen musta aukkohan se siellä.
Sgr A* on näennäisesti suurikokoisin musta aukko mitä taivaalta löytyy. Silti sen fotonirengas täältä 27 000 valovuoden päästä katsottuna näyttäisi taivaalla vain 50 mikrokaarisekunnin kokoiselta. Tämä vastaisi golfpallon erottamista Kuun pinnalta.
Kun halutaan katsoa tällaisia hyvin pieniä kohteita, erotuskykyä voidaan parantaa pienentämällä käytettyä aallonpituutta, tai kasvattamalla teleskoopin kokoa. Koska pidempiä valon aallonpituuksia (kuten radioaaltoja) on paljon helpompi laskea yhteen kuin vaikkapa näkyvän valon aallonpituuksia, useamman teleskoopin havaintoja yhdistävät ns. interferometrit tapaavat edelleen toimia radioalueella. Radioaallot myös läpäisevät mukavasti meidän ja galaksimme keskustan välissä olevat sakeat pölypilvet, joista ei vaikkapa Hubblella näkisi läpi lainkaan.
Jännän äärellä
Miksi puhua Event Horizon Telescopesta juuri nyt? Siksi, että koko maailma jännää nyt ensi viikon keskiviikkona 10.4.2019 järjestettävää lehdistötilaisuutta, jossa viimeinkin (oletettavasti!) paljastuu, mitä EHT:n datassa näkyy. ”Tieteen läpimurtotulos julkaistaan Brysselissä”, hehkuttaa tiedotusvälineille lähetetty kutsu, joten odotukset ovat korkealla. Tilaisuus alkaa klo 16 Suomen aikaa ja sitä voi seurata verkon yli useammallakin sivulla, muun muassa tällä ESOn sivulla.
Suomalaisedustustakin EHT:ssä on. Aalto-yliopiston Tuomas Savolainen oli puhumassa aiheesta Ursan esitelmätilaisuudessa jo vuosi sitten, jolloin oli jo pieniä toiveita että tulokset olisivat jo tulleet ja saisimme tuoreeltaan esitelmän juuri julkaistusta kuvasta. Lehdistötilaisuutta odotellessa voi siis viritellä fiiliksiä ja perehtyä asiaan tai virkistää muistia katselemalla tämän Tuomaksen vallan erinomaisen esitelmän.
Mitä EHT:n odotetaan nähneen? Tämän jutun yläosassa on yksi tietokonemallinnettu kuva siitä, miltä Sgr A* voisi suunnilleen näyttää EHT:n kuvissa — joskin todellinen kuva olisi sumeampi. Aukkoa kiertävän kuuman, ohuen plasman hehku voitaisiin nähdä, kirkastuneena siltä reunalta jossa plasma virtaa meitä kohti, ja tummempana siltä reunalta, jossa se kiertyy aukon taakse. Aukkoa kehystää hurjassa gravitaatiokentässä taipuneiden fotonien muodostama rengas, ja pimeyden keskellä häämöttää rajapinta, jonka takaa ei ole paluuta: tapahtumahorisontti.
On nämä jänniä aikoja. Ja aivan pian kuulemme lisää. Media ympäri maailmaa tulee seuraamaan tätä tarkasti, samaten tietenkin Tähdet ja avaruus -lehti, ja naapuriblogin Syksy Räsäseltäkin lienee tulossa katsaus pari päivää tulosten julkistamisen jälkeen.