Horisondi logo
<< | Arhiiv | Lingid | Tellimine | Impressum | e-post
Horisont 1/2000
MONSTRUMTELESKOOBID MONSTROOSSETE MUSTADE AUKUDE JAHIL
PEEP KALV

   Astronoomias läheb üha põnevamaks. Alles see oli, kui elektrooniline pildistamine tõrjus välja 100 aastat astronoomiat teeninud fotograafia. Nüüd lisanduvad moodsat juhtimis-, mõõtmis- ja arvutustehnikat väärikalt kasutavad hiigelteleskoobid. Üle pika aja on Euroopast taas saanud Ameerikale vääriline partner ja uute tulemuste tulv on alanud. Tutvume põgusalt vaid ühega päevakorda tõusnud probleemidest – musta augu otsingutega galaktikate tuumast 1.

   Teleskoobid

   Väidetakse, et vaatlevad astronoomid Maal jäävad peagi tööta – kõik vaatlused tehakse kosmosest. Nüüd peaks olema selge, et seda aega pole ikka veel ette näha. Näiteks kolmel viimasel aastal valminud 8 monstrumteleskoobi peegli pindala kokku on 565 m2. Enne 1997. aastat valminud 33 suurema teleskoobi (2,2 kuni 6 m) kogupindala on 236 m2. Pealegi on selles arvestuses Kecki teleskoobi kahest 10 m peeglist arvestatud vaid üht ja maailma suurimast 16meetrisest vaid seni valminud poolt. Viimane, Euroopa Lõunaobservatooriumi Very Large Telescope (VLT) hakkab koosnema neljast 8,2meetrisest peeglist, millest 1999 asus tööle juba teine. Kui teleskoop valmis, on selles peegelpinda 211 m2. Võrrelge oma korteri põrandapinnaga ja kujutage ette, kuidas näeksite taevast, kui teie silmade diafragma pindala oleks tegeliku 40 mm2 asemel 211 m2 ja silmadevaheline kaugus 100 meetrit!

   Veelgi hämmastavam, et kvaliteedilt ületavad monstrumteleskoobid oma väikseid vendi mäekõrguselt: peegli(te) kuju vaatluse kestel pidevalt korrigeerides on see kogu aeg ideaalne, tähtede vilkumine elimineeritakse kavalate võtetega. Klassikaliste teleskoopide lahutusvõime on ületatud 1000 korda, atmosfäärist nähakse läbi ligi 100 korda täpsemini kui see vahetu vaatlusega võimalik. Ent loomisel on veelgi võimsamad optilised süsteemid, millega peaks nägema isegi teiste tähtede planeete. Neile, nagu osaliselt monstrumteleskoopidelegi, jääb kindlalt alla ka Hubble'i Kosmoseteleskoop (HST). Selle projekteerimisel 1970. aastatel ei osanud keegi ette näha, millised näevad teleskoobid välja 20 aasta pärast. Otstarbekas tööjaotus on välja kujunemas: kiirgus, mis Maa atmosfäärist läbi ei tule, on kosmoseteleskoopide valdkond. Kõik muu tehakse Maal.

   Teleskoobid võiks jaotada nelja klassi.

   - Klassikalised reflektorid.

   - Uue tehnoloogia reflektorid (korrigeeritav õhuke peegel).

   - Monstrumteleskoobid (mosaiik- ja mitmepeeglilised).

   - Lähituleviku optilised interferomeetrid.

   Mustad augud

   Massi järgi võib nelja klassi jaotada ka mustad augud.

   - Mass vähemalt 1015 g (miljard tonni), raadius 10-13 cm (elektroni raadius). Need, mini- ehk reliktaugud on säilinud Suure Paugu alghetkedest. Kui nad üldse olemas on, võivad nad moodustada nähtamatu aine ja olla universumi kõige levinumad objektid.

   - Tähe massiga mustad augud, näiteks M=5 M!, R=15 km. Läbi põlenud suure massiga tähe jäänukeid, peaaegu kindlaid musti auke on teada tosin.

   - Massiivsed mustad augud: M=1000 M!, R=3000 km. Niisugune objekt avastati alles 1999. aasta lõpul ühe galaktika keskme läheduses. Arvatakse, et massiivsetes galaktikates kohtame selliseid edaspidigi.

   - Kui mass on sada tuhat kuni miljard Päikese massi, näiteks M=500 miljonit M!, R=1,5 miljardit km=0,00015 v.a.=10 a.ü., on tegemist supermassiivse musta augu ehk monstrumauguga. Niisugune näikse resideerivat peaaegu kõigi suure massiga galaktikate keskmes.

   Kui maa sees on auk, millest meil on villand, ajame selle täis, ja seda ei ole enam. Kui tegemist on musta auguga, siis – mida enam me sellesse miskit loobime, seda suuremaks see auk läheb. Et musta auku täis ajada, tuleb sellest ainet välja võtta. Kuna see pole võimalik, saavad mustad augud ainult kasvada. Musta augu raadius, täpsemini – gravitatsiooniline raadius (ehk sündmuste vaatlemise piir ehk singulaarsuse piir ehk lõkspind) on lihtsalt võrdeline musta augu massiga.

   Musti auke reedabki nende aplus. Nad on valmis ahmima endasse kõike, mis nende lähedusse satub.

   Must auk galaktika keskmes

   Gaas ja tähed tiirlevad ümber galaktika keskme. Sattunud seal paikneva monstrumi lähedusse on neil ikka mingi hoog sees ja nad ei kuku auku otse, vaid jäävad tiirlema selle ümber ning moodustavad akretsiooniketta. Musta augu magnetväljas tohutu kiirusega liikuvad laetud osakesed hakkavad kiirgama ja akretsiooniketas muutub nähtavaks. Pöörases gravitatsiooniväljas ja üha lisanduvas gaasis ei saa olla rahu – akretsiooniketas on mitmes mõttes ebastabiilne, seal tekib tihendeid, lööklaineid ja peaaegu valguse kiirusega paiskuvad välja tohutud gaasipilved.

   Akretsiooniketta pöörlemiskiirus võimaldab hinnata vaadeldavas ruumiosas sisalduvat massi. Galaktikates, kus on õnnestunud määrata massi–heleduse suhe, on mass ikka tuhandeid või miljoneid kordi suurem sellest, milline oleks vaadeldavat valgust kiirgavate tähtede kogumass. Tähendab – seal on must auk.

   Päikesesüsteem ja spiraalne galaktika on sarnased. Mõlemad on tekkinud gaasipilvest, mis kokku tõmbudes hakkas kiiremini pöörlema ja muutus üha lapikumaks. Keskele koondus suurim osa massist (vastavalt Päike ja galaktika tuum/must auk), mille ümber tiirlevad väiksemad kehad (vastavalt planeedid ja tähed). Kõik tähed on tekkinud kokkutõmbuvas gaasipilves, ja nagu me teame, tekib selles enamasti kaks tihendit – kaksiktäht. Harvemini tekib kolmik- või neliktäht, kuid teame isegi kuuiktähti. Kas galaktika keskel ei võiks moodustuda kaksiktuum, kaksik must auk? Niisamuti kolmik- või nelikauk jne.?

   Miks mitte. Kaksiktuum on avastatud mitmel galaktikal, kuid asi pole veel selge. Tegemist võib olla kahe erineva kokkupõrganud galaktika tuumaga, kahe musta auguga, mis pole (veel) ühte sulanud või näeme neid parajasti üksteisest mööduvat.

   Mustade aukude tants

   Vahest aitavad selgust tuua kvasarid ja raadiogalaktikad, mis nähtavas valguses ja raadiokiirguses tehtud fotol näevad välja täiesti erinevad. Mitmed raadiogalaktikad on valgusfotol võrdlemisi tavalise väljanägemisega, raadiofotol aga paistab vaid üks, vahel kaks üliheledat punktikujulist kiirgusallikat. Vahel on raadiokiirguses näha üks või kaks võimast gaasijuga või -pilve – kõrva, mis on välja paiskunud täpselt galaktika keskmest. Sümmeetrilisi kahekõrvalisi galaktikaid, kui neis on toimunud hiigelplahvatus, võiks justkui pidada normaalseiks. Ühekõrvalised oleks sel juhul vangoghid. Hämmastav, et jõudnud ligi 100 miljoni valgusaasta kauguseni galaktikast, pole kõrvad ikka veel jahtunud ja hajunud. Veelgi enam – mõni kõrv kiirgab osaliselt ka valgust ja isegi röntgenikiirgust. Selge on vaid see, et kõrvade kiirgus ei ole soojuslik. Ei plahvatustele galaktikate tuumas ega kõrvadele ole korralikku seletust.

   Sel alal on märkimisväärset tööd teinud meie põhjanaabrid. Helsingi tähetorni assistent Mauri Valtonen innustus kohe, kui 1969. aastal esmakordselt kuulis mustadest aukudest. Sõitnud Cambridge'i, ei õnnestunud tal saada oma doktoritöö juhendajaks kumbagi ala parimaist asjatundjaist, ei Stephen Hawkingit ega praegust Inglise kuninglikku astronoomi sir Martin Reesi, kuid piisas töötamisestki sealses ülisoodsas teadusõhkonnas. Kasutades tolle aja täpsemaid galaktikamudeleid koostanud Sverre Aarsethi programme, paigutas ta galaktika keskmesse supermassiivsete mustade aukude erinevaid kombinatsioone ja sai huvitavaid tulemusi.

   Selle järgi ei ole mitmest mustast august koosnev süsteem galaktika keskmes dünaamiliselt stabiilne. Varem või hiljem visatakse sealt üks või kaks väiksemat musta auku välja (gravitatsiooniling toimib sarnaselt linguga, mille abil heidetakse kivi). Oma teekonnal galaktika keskmest ääreni korjab must auk endale uhke gaasist ja tähtedest koosneva saatjaskonna. Kümnete tuhandete valgusaastate kaugusele lendava väljaheidetu ümber toimuvad samad protsessid, mis galaktika tuumas, vaid väiksemas mõõtkavas. Väljaheidetud must auk või augud võivad galaktika ümber pendeldada miljardeid aastaid. Galaktikate kõrvad oleksid siis mustade aukude tantsuga kaasnev nähtus.

   Professor Mauri Valtoneni juhtimisel uuritakse nüüd kaksiktuumaga kvasareid Turu Ülikooli Tuorla observatooriumis. Näiteks kvasari OJ287 vaatluste põhjal arvutatud mudel on leidnud parima võimaliku kinnituse: kaksiktuumaga kvasari heledus on muutunud just selliselt, nagu mudelist ette ennustatud.

   Juuresolevad fotod peaks asjade hetkeseisust andma põgusa ülevaate. Need on esimesed pääsukesed viljakast koostööst maapealsete monstrumteleskoopide ja raadioteleskoopide ning kosmoseteleskoopide vahel. Kui kaht esimest tüüpi mustade aukude korral on praegu monstrumteleskoopide rolli raske näha, siis massiivsetest ja supermassiivsetest mustadest aukudest teame paari aasta pärast kindlasti märksa rohkem. l

   1 Teleskoopidest on kirjutanud Uno Veismann, galaktikatest Mihkel Jõeveer, Peeter Tenjes ja Peeter Traat kogumikus "Universum". Kirjastus HORISONT, Tallinn 1997.

   PEEP KALV (1934)
on Tallinna Tehnikaülikooli Füüsikainstituudi vanemteadur. Füüsika-matemaatikakandidaat.

Pildid:

Viimati uuendatud 6. juuni 2003