Solar Dynamics Observatory -luotaimen avulla on nyt päästy jäljille siitä, miksi rajuistakaan räjähdyksistä ei ole aina seurauksena koronan massapurkausta, joka sopivaan suuntaan lähtiessään osuu Maahan ja sen magneettikenttään aiheuttaen esimerkiksi kirkkaita revontulia.

Tahar Amarin johdolla on tutkittu 24. lokakuuta 2014 tapahtunutta flare-purkausta ja sen jälkimaininkeja, jotka eivät yllättäen olleet kovin kummoiset. Tuolloin Auringon pinnalla oli Jupiterin kokoinen, kahden viimeisimmän aktiivisuusjakson laajin pilkkuryhmä.

Siihen liittyi hyvin monimuotoisia magneettikenttiä ja voimakasta aktiivisuutta. Lopulta alueella tapahtui kaikkein rajuimpaan eli X-luokkaan kuuluva flare-purkaus, mutta sitä ei seurannut koronan massapurkaus, vaikka sellainen tuntui ilmeiseltä.

SDO-luotaimen tekemät havainnot tuolloin vallinneista magneettikentistä yhdistettiin malleihin, jotka kuvaavat Auringon kaasukehän ulko-osan eli koronan magneettikenttiä. Näin saatiin mallinnettua magneettikentissä tapahtuneita muutoksia juuri ennen voimakasta flare-purkausta.

Auringon uloin kaasukehä, korona, on harvaa kaasua sisältävä vyöhyke, josta lähtee sähköisesti varautunut hiukkasvirta eli aurinkotuuli ja jossa auringonpurkaukset syntyvät.

Koronan massapurkaukset ovat jättiläismäisiä plasmapilviä, jotka syöksyvät Auringosta planeettainväliseen avaruuteen nopeudella, joka nousee jopa tuhansiin kilometreihin sekunnissa.  Kun avaruuden läpi kiitävä plasma törmää maapalloon – kuten juuri nyt tällä hetkellä – syntyy geomagneettinen myrsky ja näkyy taivaalla revontulia.

Nimensä mukaisesti mustat aukot eivät säteile – paitsi hiukkasista koostuvaa Hawkingin säteilyä – joten kuinka ihmeessä musta aukko voi leimahdella?

Mustien aukkojen lähettyviltä tuleva, usein röntgenalueen säteily ei sinänsä ole mikään ihme. Jos aukolla on ahmittavaa, sen ympärille muodostuu kertymäkiekko, samantapainen pyörre kuin pesualtaasta katoavaan veteen. 

Juuri ennen joutumistaan mustan aukon kitaan aine kuumenee niin paljon, että se säteilee voimakkaasti röntgenalueella. Ilmiö on tuttu sekä tähdenmassaisilta että galaksien keskustoissa lymyäviltä supermassiivisilta mustilta aukoilta. 

NASAn Swift- ja NuSTAR-avaruusteleskoopeilla (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) on nyt tehty havaintoja jättimäisestä röntgenpurkauksesta, joka on saanut tutkijat ymmälleen. 

Näyttää siltä, että mustissa aukoissa voi tapahtua flare-purkauksia, jollaisia havaitaan myös Auringossa. Vaikka ilmiön taustalla olevassa fysiikassa on eroja, mustan aukon flaret liittyvät sen lähistöllä olevaan koronaan siinä missä Auringon flare-purkauksilla on kytkentä päivätähtemme koronan ominaisuuksiin.

Mustan aukon korona ei kuitenkaan ole samanlainen "kehä" kuin Auringon korona, vaan muodostuu hyvin energisten  hiukkasten tihentymistä. Havaintojen mukaan voimakkaat röntgenalueen purkaukset ovat seurausta siitä, että musta aukko sinkoaa tällaisen tihentymän suurella nopeudella kauemmas avaruuteen.

"Olemme pystyneet ensimmäisen kerran kytkemään toisiinsa koronan 'laukaisun' ja flare-purkauksen", toteaa tutkimusryhmään kuulunut Dan Wilkins. "Se auttaa meitä ymmärtämään, miten supermassiiviset mustat aukot synnyttävät maailmankaikkeuden kirkkaimpiin kuuluvia kohteita."

Mustien aukkojen koronat on vielä huonosti tunnettuja. Niiden arvellaan sijaitsevan joko aukon pyörimisakselin suuntaisesti sen molemmin puolin tai sitten ne ovat sirottuneet laajemmalle alueelle. 

Jälkimmäisessä tapauksessakin on kaksi vaihtoehtoa: koronat voivat muodostaa mustaa aukkoa ympäröivän pilven tai kertymäkiekon ylä- ja alapuolella olevat ”levyt”. On myös mahdollista, että koronamuodostelma muuttaa muotoaan pitkulaisesta pilvenomaiseksi ja takaisin.

Tuoreet havainnot viittaavat siihen, että koronat asettuisivat mustan aukon pyörimisakselille. Swift-teleskoopilla havaittiin voimakas röntgen- ja gamma-alueen purkaus Markarian 335 -nimisestä galaksista. 

Kohde sijaitsee 324 miljoonan valovuoden etäisyydellä Pegasuksen tähdistön suunnassa. Aiemmin se oli yksi taivaan kirkkaimmista röntgenalueen lähteistä.

"Vuonna 2007 tapahtui jotain hyvin outoa, sillä Mrk 335 himmeni kertoimella 30. Olemme nähneet, että siinä tapahtuu edelleen flare-purkauksia, mutta kirkkaus ei ole kasvanut ennalleen", ihmettelee tutkimuksessa mukana ollut Luigi Gallo.

Illan pimetessä alkoivat ennusteet käydä toteen: pohjoisen suunnalla näkyi vihertävää valonkajoa eteläisessä Suomessakin. Ennen yhdeksää kajastus oli noussut jo Otavan yläpuolelle, mutta alkoi sitten hiljalleen hiipua. spaceweather.com-sivuston karttakuva näytti siltä, että näytelmä alkoi olla ohi.

Vielä mitä!

Auringon pinnalla tapahtui kaksi voimakasta koronapurkausta tällä viikolla, eilen 10. päivänä syyskuuta ja tiistaina 9. päivänä. Molemmat liittyvät aktiiviseen auringonpikkualueeseen AR2158 ja näistä eilisiltana klo 20:46 Suomen kesäaikaa tapahtunut X-luokan (X1,6) purkaus on voimakkaampi. Siitä tullut voimakas ultraviolettisäteily havaittiin lähes välittömästi yläilmakehän ionisaation lisääntymisenä (heti kun Auringosta tullut valo osui Maahan) ja se häiritsi radioliikennettä noin tunnin ajan. Myös Maata kiertävät satelliitit, kuten Proba-2 ja GOES, havaitsivat selvän nousun röntgensäteilyn määrässä.

Sen perässä seuraa kaksi varautuneiden hiukkasten pilveä, jotka osuvat Maahan huomenna. Tuloksena on todennäköisesti voimakkaita revontulia, jotka näkyvät mahdollisesti jopa eteläisessä Suomessa – elleivät jopa keskisen Euroopan pohjoisosissa. Arvioitu iskeytymisaika on puoleltayöltä Suomen aikaa perjantain ja lauantain välisenä yönä.

Juha-Pekka Luntama, ESAn aurinkosääpalvelun johtaja, huomauttaa arvion olevan vielä alustavan ja että siinä on useiden tuntien virhemarginaali puoleen ja toiseen. "Mikäli ennusteemme pitää paikkansa, saapuu purkaus 150 000 kilometrin päässä Maasta olevaan L1-pisteeseen noin klo 22 Keski-Euroopan aikaa ja silloin mm. ACE-satelliitti pystyy kertomaan meille paitsi milloin myrsky on tulossa, niin myös sen, miten voimakas siitä tulee."

Taivaalle ilmestyvien revontulten lisäksi asia kiinnostaa mm. satelliittioperaattoreita, sillä tämä on hyvin todennäköisesti voimakkain Maahan osuva aurinkomyrsky pitkiin aikoihin; se saattaa vaurioittaa satelliitteja ja mahdollisesti saada jopa aikaan häiriöitä Maan pinnalla esimerkiksi sähköverkoissa.

Otsikkokuvana ja alla on suurempi purkauksista SOHO-satelliitin havaitsemana: