Osta kirja itsellesi
(Kirjavinkit.fi saa komission linkkien kautta tekemistäsi ostoksista.)
Ajattelin pitkään, että musta aukko on käytännössä äärimmäisen tiheä objekti, kuin neutronitähti steroideilla, joka valtavalla painovoimallaan vetää asioita puoleensa. Mitä vielä, todellisuus on paljon kummallisempi. Musta aukko on pikemminkin pyörivä aika-avaruuden vääristymä, jossa gravitaatio on niin voimakas, ettei edes valo pääse pakenemaan. Valo ei kuitenkaan jää vangiksi sen vuoksi, että painovoima vetäisi sitä puoleensa, vaan siksi, että aika-avaruus itse ”romahtaa” kohti aukon sisustaa. Mikään ei voi paeta, sillä se vaatisi liikkumista vasten aika-avaruuden virtaa, joka syöksyy vääjäämättä singulariteettia kohti. Mustasta aukosta ei voi siten paeta yhtään sen enempää kuin minä pystyn pakenemaan seuraavaa maanantaita. Jokainen mahdollinen suunta voi johtaa vain syvemmälle mustaan aukkoon, kun aika ja avaruus itse muodostavat peruuttamattoman laskuvirran.
Kun mustien aukkojen olemassaolo ensimmäistä kertaa ennustettiin matemaattisesti 1916, jopa Albert Einstein piti niitä mahdottomana hyväksyä, vaikka itse matemaattinen päättelyketju oli hänenkin mielestään virheetön. Vähättelevä asenne pysyi vallitsevana hyvin pitkään kunnes vuonna 1971 Louise Webster ja Paul Murdin ymmärsivät, että kirkas röntgenlähde Cygnus X-1 on itse asiassa musta aukko, joka hiljalleen syö kumppanitähteään. Siitä lähtien on käynyt yhä selvemmäksi, että mustat aukot eivät ole vain jotain avaruuden eksoottisia hirviöitä, vaan ne ovat itse asiassa varsin yleisiä ja avainroolissa, kun tarkastellaan maailmankaikkeuden toimintaa ja evoluutiota.
Marcus Chown käy kirjassaan A Crack in Everything : How Black Holes Came in from the Cold and Took Cosmic Centre Stage läpi mustien aukkojen historiaa ja miten ne ovat muuttaneet käsitystämme maailmankaikkeudesta. Tarina alkaa Karl Schwarzschildistä, jonka työ ensimmäisen maailmansodan aikaan osoitti, että yleinen suhteellisuusteoria ennustaa avaruuden alueita, joissa gravitaatio on niin voimakasta, että aika-avaruus kaartuu pisteeseen, josta ei ole paluuta.
Subrahmanyan Chandrasekhar puolestaan osoitti 1930-luvulla, että jos tähden massa ylittää Chandrasekharin rajan eli noin 1,4 auringon massaa, se ei voi välttyä gravitaatioromahdukselta ja päätyy joko neutronitähdeksi tai mustaksi aukoksi. Tämä oli ratkaisevaa tähtien evoluution ja mustien aukkojen muodostumisen ymmärtämisessä. Chandrasekharin tarina myös osoittaa, miten vaikeaa tämän ajatuksen hyväksyminen aikanaan oli, vanhakantainen ajatus universumin harmoniasta ja staattisuudesta oli tuolloin vielä hyvin yleinen. Chandrasekhar ja hänen teoriansa nolattiin julkisesti, joskin hänen työnsä lopulta tunnustettiin Nobel-palkinnolla 1983.
Vieläkään ei kuitenkaan uskottu, että musta aukko voisi oikeasti syntyä. Monet fyysikot ajattelivat, että tähden pyöriminen saattaisi estää täydellisen gravitaatioromahduksen, sillä pyörimisliike aiheuttaa keskipakoisvoimaa, joka toimii gravitaation vetovoimaa vastaan. Roy Kerr osoitti 1960-luvulla, että tämä ei pidä paikkansa; pyöriminen ei pelasta tähteä romahdukselta, mutta se vaikuttaa mustan aukon rakenteeseen ja avaruus-ajan geometriaan. Alkoi vaikuttaa yhä enemmän siltä, että mustien aukkojen syntyminen todellakin on väistämätöntä. Mutta ehkäpä ne ovat vain harvinaisia kummallisuuksia, joilla ei ole kosmokselle sen kummempaa merkitystä?
Tämäkin toivo osottautui turhaksi. Vuosisadan puolen välin tienoilla kvasaarit herättivät suurta huomiota. Ne näyttivät optisesti aivan tavallisilta tähdiltä, mutta niiden kirkkaus ja radiosäteilyn voimakkuus herättivät kummastusta. Maarten Schmidtin spektriviivojen analysoiti paljasti 1963, että kvasaarit olivat valtavan kaukana, mikä tarkoitti, että niiden täytyi säteillä uskomattoman suuria määriä energiaa näkyäkseen niin kirkkaina meille asti, mutta mikä voi olla jopa miljardeja kertoja kirkkaampi kuin tavalliset tähdet?
1970-luvulla lopulta ymmärrettiin, että kvasaarit itse asiassa sijaitsevat galaksien keskuksissa, missä hallitsee supermassiivinen musta aukko. Kun supermassiivinen musta aukko syö, ympäröivä materia kiertyy sen ympärille ja kuumenee jopa satoihin miljardeihin asteisiin, ja tämä ylittää jopa kokonaisten galaksien kirkkauden. Kvasaarit tosin ovat harvinaisia, joten ehkäpä ovat supermassiiviset mustat aukotkin, ajateltiin. Päin vastoin, Hubblen avaruusteleskooppi todisti 1990-luvulla, että sellainen löytyy käytännössä jokaisen galaksin keskustasta. Myös meidän.
Kirjassa on kiinnostavaa pohdintaa meidän supermassiivisen omituisuuksista, se on nimittäin Linnunradan kokoon nähden epätavallisen pieni, vain 4,3 miljoonaa auringon massaa. Meidän kannalta tämä on toki hyvä asia, sillä suurikokoinen supermassiivinen voi pahimmillaan tappaa koko galaksinsa ja jopa pysäyttää tähtien muodostuksen. Sagittarius A* sen sijaan nököttää galaksimme keskustassa kiltisti kuin tatti, eikä ole tiettävästi syönyt mitään miljooniin vuosiin, kiitokset siitä!
Luonnollisesti kirjassa myös pohditaan sitä suurta kysymystä, eli mikä singulariteetti oikeastaan on, sillä aika lailla kaikki ovat samaa mieltä, että suhteellisuusteorian ennustama lopullinen romahduspiste ei voi sellaisenaan pitää paikkaansa. Tässä päästään käsiksi mustien aukkojen kvanttiominaisuuksien pohdintaan ja siihen mitä aika ja avaruus oikeastaan ovatkaan. Meillä ei ole vielä teoriaa kvanttigravitaatiosta, ja niin kauan kuin se uupuu, kaikista suurimmat kysymykset mustista aukoista jäävät vastaamatta. Selvää kuitenkin on, että puhutaan objekteista, jotka ovat maailmankaikkeuden voimakkaimpia ja mystisimpiä. Selkeästi ja mukaansatempaavasti kirjoitettu A Crack in Everything jätti kyllä sellaisen positiivisen kutinan, että mustista aukoista lukeminen ei jää tähän. Suosittelen!