Chilessä Atacaman autiomaassa sijaitsevalla ALMA-teleskooppikompleksilla (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) on tehty huipputarkkoja havaintoja supermassiivisesta mustasta aukosta. Tai siis sen lähiympäristöstä.
Valaskalan tähdistön suunnassa noin 47 miljoonan valovuoden etäisyydellä sijaitsevan Messier 77 -galaksin keskuksessa on 10–15 miljoonan Auringon massainen musta aukko. Nyt sen ympärillä on "nähty" tiheä kaasu- ja pölyrengas, joka pyörii vinhasti.
Supermassiivisilla mustilla aukoilla on jo pitkään arveltu olevan ympärillään tällaisia rakenteita, mutta nyt sellaisesta onnistuttiin tekemään ensimmäisen kerran tarkkoja havaintoja. Varsinaista valokuvaa donitsista ei saatu, sillä havainnot tehtiin radioaallonpituuksilla.
Jokseenkin kaikkien galaksien keskuksessa lymyilee supermassiivinen musta aukko. Mustan aukon massan tiedetään noudattelevan galaksin massaa varsin suoraviivaisesti eli mitä suurempi galaksi, sitä massiivisempi musta aukko.
Ongelmana on kuitenkin se, että mustien aukkojen ja galaksien kokoero on hyvin suuri: kerroin on noin 10 miljardia. Tutkijoiden on vaikea selittää, miten niin erikokoiset "kappaleet" voivat vaikuttaa suoraan toisiinsa.
M77 tarjoaa oivan kohteen tällaisen vuorovaikutuksen tarkastelulle, sillä sen keskusalue on luokiteltu "aktiiviseksi galaksinytimeksi" (active galactic nucleus eli AGN). Mustaan aukkoon syöksyy kaiken aikaa ainetta, joka ennen katoamistaan kosmiseen nieluun säteilee voimakkaasti.
Masatoshi Imanishin johtama ryhmä teki ALMA-teleskoopilla havaintoja mustan aukon ympäristöstä ja sai muodostettua kuvan kaasu- ja pölypilvistä. Mikä tärkeintä, havainnot paljastivat myös munkkirinkilää muistuttavan pilven pyörimisliikkeen, joka vastaa teorioiden ennustetta.
"Tähtitieteilijät ovat olettaneet aktiivisten galaksinydinten havaittujen ominaisuuksien perusteella, että supermassiivisen mustan aukon ympärillä on pölyn ja kaasun muodostama pyörivä donitsimainen rakenne", Imanishi kertoo. "Se on kooltaan hyvin pieni, mutta ALMAn huippuerotuskyvyllä onnistuimme vihdoin erottamaan renkaan."
Havaintoja tehtiin sekä syaanivedyn (HCN) että formyyli-ionin (HCO+) lähettämän mikroaaltosäteilyn aallonpituuksilla. Sitä syntyy ainoastaan tiheässä kaasussa, jollaisesta mustan aukon donitsin arveltiin koostuvan.
Oletus piti kutinsa. Havaintojen perusteella saatiin määritettyä noin 40 valovuoden läpimittaisen renkaan rakenteen lisäksi doppler-ilmiön perusteella sen pyörimisliike. Pikkukuvassa punaisena erottuva alue etääntyy meistä ja sinisenä erottuva alue lähestyy meitä.
Donitsin pyörimisliike ei kuitenkaan ole säännöllistä, joten galaksin keskusalueilla on jossakin vaiheessa tapahtunut rajuja mullistuksia. Yksi mahdollisuus on, että M77 on jossain vaiheessa törmännyt ja sulautunut yhteen pienemmän galaksin kanssa.
Donitsista kerrottiin ALMA-teleskoopin uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu The Astrophysical Journal -tiedelehdessä (maksullinen).
Kuvat: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Imanishi et al./NASA/ESA Hubble Space Telescope/A. van der Hoeven
