Jättiläisten synty
Kirjoitin Helsingin opettajien ammattiyhdistyksen lehteen Rihveli 2/2025 supermassiivisista mustista aukoista, joiden syntyä minäkin tutkin. Artikkeli alkaa näin:
Monien galaksien ytimessä on jättimäinen musta aukko, eli tienoo jonka gravitaatio on niin vahva, että edes valo ei pääse pakoon. Kotigalaksimme keskustan mustan aukon massa on neljä miljoonaa Auringon massaa, ja monien galaksien keskusjättiläiset ovat tuhat kertaa raskaampia. Miten ne ovat syntyneet ja kasvaneet niin isoiksi? Kysymystä on tutkittu vuosikymmeniä, ja uudet havainnot ovat syventäneet arvoitusta.
Artikkeli on luettavissa täällä, koko lehden voi lukea tästä.
Kerrot artikkelissa, että avaruuden laajeneminen venyttää kvanttivärähtelyjä. Mikä siis tarkalleen ottaen venyy? Onko tässä kyse kvanttikentän tilasta pienellä alueella, joka venyy kattamaan isomman alueen?
Avaruus laajenee (eli sen tilavuus kasvaa), ja sen mukana kenttä venyy. Jos ajattelee vaikka sähkökenttää, joka kattaa jonkun alueen ja alue venyy, niin senkin kenttäviivat venyvät. Samalla tavalla tässä (inflaatiosta vastuussa olevalla kentällä tosin ei ole mitään erityistä suuntaa, sen arvo vain vaihtelee eri pisteissä).
Avaruuden laajenemisesta:
https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/sormustimen-verran/
https://web.archive.org/web/20190630024102/https://www.tiede.fi/blogit/maailmankaikkeutta_etsimassa/rajaton_kasvu
Robert Geroch on kuulema laskenut joskus että jos Linnunrata puristuisi kasaan sisäiset mittasuhteet säilyttäen sen ympärille muodostuisi aikanaan tapahtumahorisontti, Linnunradan sisäosan jatkaessa olemassaoloaan normaalisti. Olisiko tällainen rauhallinen mustan aukon syntyskenaario mahdollinen alkumaailmankaikkeudessa jolloin gravitaation aikaansaamissa kiertoliikeilmiöissä olisi mahdollisesti suurempi variaatio verrattuna myöhempään maailmakaikkeuteen?
Jos Linnunradan puristaisi kasaan mittasuhteet säilyttäen, se muuttuisi hyvin paljon.
Mustan aukon syntyminen on aina väkivaltainen tapahtuma, koska massaa pitää puristaa niin pienee tilavuuteen.
Mutta jos kysymys koskee sitä, onko mahdollista synnyttää mustia aukkoja, jotka ovat sisältä horisontin takaan säännöllisiä, niin vastaus on kyllä. Tällaisiä kutsutaan joskus vauvauniversumeiksi, koska aukon sisällä oleva alue irtoaa muusta maailmankaikkeudesta, ja voi laajentuaa riippumatta siitä minkä kokoinen mustan aukon pinta on äitimaailmankaikkeudessa. Tällaisia mustia aukkoja ei vielä täysin ymmärretä.
Turhan rohkeaa sanoa kyllä asiasta, jota ei ymmärretä riittävästi. Suhteellisen tapahtumahorisonttisingulariteetinkin osalta on fenomenologista varjoa paljon.
Mitä tarkoitat?
Pidän kiinni minimalistisesta purismista: tunnetun fysiikan ja havaintojen puitteissa emme tarvitse universaalia tapahtumahorisonttia emmekä vauvakaikkeuksia. Yhdelläkään mittarilla ei ole käytössään absoluuttista samanaikaisuutta – on vain yksi 4‑ulotteinen kausaalijatkumo ja paikallinen itseisaika. “Aine on nyt horisontin takana” ei ole koordinaattivapaa väite, vaan foliaatiovalintaa. Lisäksi tapahtumahorisontti on teleologinen: sen olemassaolo riippuu tulevasta. Siksi ulkopuolinen pyyhkivä vaikutus (energia‑ ja liikemäärävirtojen muutos) voi periaatteessa aina estää globaalin horisontin synnyn; korkeintaan syntyy kvasi‑lokaaleja ansapintoja (trapping/apparent), näennäisiä horisontteja, jotka ovat keskeytettävissä. Se, mitä on havaintojen valossa selvästi nähtävissä, on ulkoisen metriikan fenomenologia: äärimmäinen punasiirtymä ja “jähmettyminen” horisontin ulkopuolelle. Väitteet horisontin taakse siirtyvästä aineesta ja “irtoavista vauvakaikkeuksista” ovat tämän päälle rakennettuja tulkintoja, eivät operatiivisia faktoja. Occamin partaveitsellä: yksi kaikkeus, yksi kausaalinen jatkumo – ei universaalia yhteistä ajan nuolta; ajan nuolet ovat paikallisia (useita keskinäispeitteisesti positiivisia 4-suuntia), mutta yksikään niistä ei edellytä ontologian monistamista vauvakaikkeuksilla.
Vauvamaailmankaikkeuksien synty aineen puristuessa tietyllä tavalla kasaan on yleisen suhteellisuusteorian suora seuraus, ei ylimääräinen oletus. Ei tiedetä, onko varhaisessa maailmankaikkeudessa tarpeeksi isoja ja sopivia tihentymiä.
Ei tästä sen enempää.
Olin siinä käsityksessä että horisontti muodostuu ensin pienenä ja sitten vasta voi kasvaa, eli että se ei voisi ilmestyä massasysteemin ympärille yhtäkkisesti. Mutta näinkö ei olekaan?
Ei. Horisontti (tai tarkemmin sanottuna vangittu pinta) muodostuu samaan aikaan isolla alueella.