Jos Hullu Metafyysikko saisi vapaasti valita mahdollisimman mielenkiintoisen kuolintavan, yksi kärkipään ehdokkaista olisi hyppääminen mustaan aukkoon. Koska en kuitenkaan ole toteuttamassa itsemurhaa lähiaikoina, ja koska lähimmän mustan aukon luo matkustamisessa on omat käytännön vaikeutensa, tyydyn toteuttamaan idean kirjallisessa muodossa. 

Mustalla aukolla tarkoitetaan taivaankappaletta, jonka painovoima on niin suuri, ettei edes valo kykene sitä pakenemaan. Mustia aukkoja syntyy massiivisten tähtien sammuessa ja luhistuessa. Ajatuksen tällaisten taivaankappaleiden olemassaolosta esitti ensimmäisenä teologi John Michell vuonna 1784. Nykyinen käsityksemme mustista aukoista perustuu Albert Einsteinin suhteellisuusteoriaan. Modernin mustan aukon keksi Karl Schwarzschild pohdiskellessaan suhteellisuusteorian ratkaisuja 1. maailmansodan aikaan Venäjän rintamalla. Asiaan kätkeytyy huomattavaa kohtalon ivaa; Schwarzschild teki tähtien kuolemaa kuvaavan keksintönsä kuolinvuoteellaan, ennen menehtymistään tuskalliseen ihotulehdukseen.

Tähden luhistuessa päädytään eri luonnonvoimien kaksinkamppailuun. Painovoima yrittää puristaa tähteä kasaan ja erilaiset ulospäin suuntautuvat voimat yrittävät estää luhistumisen. Esimerkiksi Aurinkomme sammuessa luhistuminen pysähdyy elektronien degeneraatiopaineen vaikutuksesta, jolloin lopputuloksena on valkoisena kääpiötähtenä tunnettu pieni ja tiheä taivaankappale. Mutta tähden ollessa riittävän massiivinen painovoima voittaa kaikki muut luonnonvoimat. Tähti jatkaa luhistumistaan aina vain pienemmäksi ja pienemmäksi, kunnes se suhteellisuusteorian mukaan päätyy äärettömän pieneksi matemaattiseksi pisteeksi, singulariteetiksi.

Jos lukija harkitsee lähempää tuttavuutta singulariteettien kanssa, häntä on vakavasti varoitettava niiden pahatapaisuudesta. Singulariteetissa paine ja lämpötila kasvavat äärettömiksi, avaruus on äärettömän voimakkaasti kaareutunut ja aika on pysähtynyt. Koska tuntemamme fysiikan lait eivät kykene käsittelemään äärettömiä suureita, singulariteetin käyttäytymistä on mahdotonta ennakoida. 

Singulariteettien arvaamattoman luonteen vuoksi tuntuisi suotavalta sulkea ne vankilaan tai muuten rajoittaa niiden yhteydenpitoa ympäröivän maailmankaikkeuden kanssa. Luonto onkin tämän toteuttanut luomalla singulariteetin ympärille tapahtumahorisontin. Kyseessä on singulariteettia ympäröivä pallomainen pinta, jonka takaa mikään informaatio ei voi saavuttaa ympäröivää maailmankaikkeutta.

Mustan aukon kokoa kuvataan käsitteellä ”Schwarzschildin säde”. Kyseinen mittayksikkö tarkoittaa tapahtumahorisontin etäisyyttä singulariteetista.  Schwarzschildin säde riippuu mustan aukon massasta. Tyypilliset tähden luhistuessa syntyneet mustat aukot ovat Schwarzschildin säteeltään noin kymmenen kilometrin suuruusluokkaa. Suurin tunnettu musta aukko, Kefeuksen tähdistön S5 0014+81, on syntynyt kokonaisen galaksiytimen luhistuessa. Ahmittuaan sisuksiinsa 40 miljardin auringon verran massaa se on kasvanut 236.3 miljardin kilometrin läpimittaiseksi, toisin sanoen yli 20 kertaa aurinkokuntaamme suuremmaksi.

Mustaan aukkoon tutustuminen lienee luontevinta aloittaa parkkeeraamalla avaruusaluksensa kiertoradalle sen ympärille. Koska S5 0014+81 sijaitsee kotigalaksinsa keskipisteessä, ympäröivä tähtitaivas lienee huikaiseva, paljon tähtirikkaampi kuin Maan päältä havaitsemamme Linnunradan laita-alue. Satunnainen matkailija (esimerkiksi Hullu Metafyysikko) voisi nähdä mustan Aukon sysimustana siluettina taustataivaan tähtijoukkoja vasten. Koska painovoima taivuttaa valonsäteitä linssin tavoin, musta aukko vääristää takanaan olevia näkymiä jokseenkin psykedeelisesti. Aukon ympärille muodostuu hehkuva rengas aukon takana olevien tähtien valon taittuessa havaitsijan silmin yhtä aikaa aukon eri puolilta. Tämän renkaan sisäpuolelle muodostuu vääristynyt peilikuva ympäröivästä tähtimaisemasta; mustan aukon vasemmalta puolelta saapuvat valonsäteet kiepsahtavat havaitsijan silmiin ohitettuaan aukon sen oikealta puolelta. Vielä lähempänä mustaa aukkoa valonsäteet kieppuvat aukon ympäri mielivaltaisen monta kertaa, jolloin taustataivaan tähdistä syntyy lukemattomia kuvajaisia.

Kuva 1. Taiteilijan näkemys mustasta aukosta

 

Hullun Metafyysikon ihaillessa näkymiä hänen mieleensä varmaankin hiipii kiusaus tarkastella mustaa aukkoa lähempää. Tämä ei välttämättä ole kovin vaarallista. Mustien aukkojen maine kaiken nielevinä imureina on osittain liioiteltu; riittävällä etäisyydellä niitä voi kiertää turvallisesti, kuten mitä tahansa muutakin massakeskipistettä. Tarvittavat nopeudet kylläkin nousevat tähtitieteellisiksi. Mutta tämä ei tuota Hullulle Metafyysikolle ongelmia; mielikuvitusmatkallaan hän voi kuvitella alukseensa mielivaltaisen voimakkaat rakettimoottorit. 

Ongelmia on luvassa Hullun Metafyysikon hiivittyä kolmen Schwarzschildin säteen päähän mustasta aukosta. Tämän rajan sisäpuolella ei ole enää olemassa vakaita kiertoratoja. Pieninkin ohjausvirhe voi johtaa kaoottisiin ratamuutoksiin, jolloin Hullu Metafyysikko joko syöksyy spiraaliradalle kohti tapahtumahorisonttia, tai sinkoutuu takaisin kaukaiseen avaruuteen.

Edelleen lähempänä, 1.5 Schwarzschildin säteen päässä aukon keskipisteestä, kohtaamme fotonisfääriksi (photon sphere) nimetyn ilmiön. Fotonisfäärissä valonsäteet kiertävät ympyräradalla mustan aukon ympäri. Jos Hullu Metafyysikko onnistuisi laskeutumaan fotonisfääriin ja pysymään paikoillaan, hän voisi periaatteessa valaista taskulampulla omaa niskaansa. 

Ne taustataivaan tähdistä saapuneet valonsäteet, jotka ylittävät fotonisfäärin, suistuvat spiraaliradalle kohti tapahtumahorisonttia. Tällöin ne eivät voi päätyä yhdenkään fotonisfäärin ulkopuolella olevan havaitsijan silmiin; havaitsija näkee fotonisfäärin mustana siluettina taustataivasta vasten. Mustan aukon visuaalisesti havaittu läpimitta on siis 1.5 kertaa tapahtumahorisontin läpimittaa suurempi. Vaikka fotonisfääri peittää näkyvistä taustataivaan tähdet, sen sisäpuolella oleva valonlähde kuitenkin olisi nähtävissä ulkopuolelta. Jos Hullu Metafyysikko pudottaisi taskulampun fotonisfäärin läpi, hän voisi seurata sen putoamista aina tapahtumahorisonttiin asti.

Itsemurhahyppyään hautova metafyysikko varmaankin seuraisi putoavan lampun kohtaloa suurella mielenkiinnolla nähdäkseen mitä hänelle itselleen tapahtuu. Lampun saavuttaessa horisontin voisi odottaa sen sujahtavan jonkinlaisen mustan verhon läpi ja katoavan näkyvistä. Totuus on kuitenkin paljon kummallisempi. Koska painovoimakenttä hidastaa ajan kulumista, lamppu näyttää putoavan sitä hitaammin mitä lähemmäs horisonttia se etenee. Jos Hullu Metafyysikko katselisi kaukoputkella lampun kylkeen teipattua kelloa, hän näkisi kellon viisarien liikkuvan aina vain hitaammin. Vaikka hän odottaisi miten kauan tahansa, hän ei koskaan näkisi lampun ylittävän horisonttia. Sen sijaan lampun valo muuttuisi aina vain himmeämmäksi ja punaisemmaksi. (Tämä johtuu gravitaatiopunasiirtymästä, valon ”väsymisestä” sen kiivetessä pois mustan aukon painovoimakentästä.) Painovoima vääristää ajan lisäksi myös etäisyyksiä; lamppu muuttuisi pudotessaan yhä litteämmäksi, kunnes se jäätyisi horisontin pintaan kaksiulotteiseksi punaiseksi haamuksi.

Sama lopputulos tietenkin pätee lampun lisäksi mihin tahansa muuhunkin kappaleeseen. Jokainen mustan aukon koskaan nielemä kappale on periaatteessa nähtävissä ikuisena haamuna tapahtumahorisontin pinnassa. Käytännössä näiden haamujen valo kuitenkin himmenee niin nopeasti, ettei niiden havaitseminen olisi mahdollista voimakkaimmillakaan teleskoopeilla.

Hullu Metafyysikko tuntisi tässä vaiheessa ristiriitaisia tunteita itsemurhansa suhteen. Itsemurha alkaisi muistuttaa aavemaista ikuisen elämän versiota.

Koska emme halua pilata Hullun Metafyysikon fiktiivistä kuolemaa, lahjoittakaamme hänelle riittävä rohkeus hypyn toteuttamiseen. Pudotessaan kohti horisonttia metafyysikko näkee ympäröivän maailmankaikkeuden vääristyvän yhä villimmin painovoiman vaikutuksesta. Oudon hurmion vallassa hän tuijottaa sekuntikelloa ennakoidakseen horisonttiin iskeytymisen. Vaikka kellon viisarien liike hidastuu kaukana olevan havaitsijan näkökulmasta, Hullun Metafyysikon aivotoiminnot hidastuvat samassa tahdissa, joten hän ei itse subjektiivisesti koe ajan hidastuvan. Hän siis odottaa läpäisevänsä horisontin jonkin äärellisen ajan kuluessa. Mutta musta aukko osoittautuu taas kerran yllätykselliseksi. Saapuessaan paikkaan, jossa horisontin olisi pitänyt olla, Hullu Metafyysikko yhä näkee sen alapuolellaan. Hänen havaitsemansa maailma on jakautunut kahteen osaan; alapuolella odottavaan pimeyteen ja yläpuolella psykedeelisesti kieppuviin tähtikuvioihin. Alapuolisessa pimeydessä edelleen häämöttää metafyysikon aiemmin pudottaman lampun haamu. Hullu Metafyysikko tajuaa itsekin jäätyneensä punaiseksi haamuksi ulkopuolisen tarkkailijan näkökulmasta.

Horisontin mystinen katoaminen metafyysikon pudotessa sen läpi aiheutuu horisontin jakautumisesta kahteen osaan; todelliseen horisonttiin ja antihorisonttiin. Todellinen horisontti on se, jonka läpi Hullu Metatyysikko on juuri pudonnut huomaamatta asiaa itse mitenkään. Antihorisontti on se musta pinta, jonka metafyysikko yhä näkee alapuolellaan. Kyseessä ei ole enempää eikä vähempää kuin sysimustaksi tummunut haamukuva sen tähden pinnasta, jonka luhistuessa musta aukko on alun perin syntynyt.

Tässä vaiheessa tarinamme pitäisi realistisesti ajatellen loppua; läpäistyään todellisen horisontin Hullu Metafyysikko ei voi koskaan palata eikä viestittää kokemuksistaan kenellekään ulkopuoliselle. Paluun mahdottomuus aiheutuu aika-avaruudessa tapahtuneesta merkillisestä muutoksesta. Se aika-avaruuden suunta jota nimitämme ”ajaksi” on kääntynyt osoittamaan tulevaisuuden asemasta kohti singulariteettia. Putoamisen pysäyttäminen tai edes hidastaminen on yhtä mahdotonta kuin huomispäivän välttäminen. Singulariteetti on edessä yhtä varmasti kuin kuolema. 

Huolimatta Hullun Metafyysikon kammottavasta kosmisesta vankeudesta voimme fiktiivisen vapauden nimissä yhä seurata hänen viimeistä matkaansa. Supermassiiviseen mustaan aukkoon pudonnut ihminen voi pysyä hengissä jopa useita tunteja horisontin läpäisemisen jälkeen. Tämä ajanjakso varmaankin soveltuisi syvällisten elämän ja kuoleman kysymysten pohdiskeluun.

Huomattavaa mielenkiintoa herättäisi myös kysymys, miltä singulariteetin kohtaaminen lopulta näyttää. Singulariteetti olisi helppo kuvitella pikkuriikkiseksi, tuikeaa valoa hohtavaksi pisteeksi. Mutta mustassa aukossa asiat harvoin näyttävät siltä kuin voisi kuvitella. Jos metafyysikko eläisi osuessaan singulariteettiin, hän ei näkisi sitä valopisteenä, vaan äärettömiin levittäytyvänä mustana pintana.

Tarinamme realistisemmassa versiossa Hullu Metafyysikko ei elä singulariteettiin asti. Ne lukijat, jotka eivät ole mielistyneet kauhukirjallisuuteen, voivat lopettaa lukemisen tähän. Jos metafyysikko putoaa jalat edellä, hänen jalkansa ovat lähempänä singulariteettia kuin pää. Jalkoihin siis kohdistuu päähän verrattuna hitusen verran suurempi painovoima. Tämä voimien erotus (jota nimitetään vuorovesivoimaksi) alkaa venyttää metafyysikon ruumista. Ensi alkuun Hullu Metafyysikko repeytyy irtonaisiksi ruumiinosiksi, jotka edelleen repeytyvät jauhelihaksi, joka edelleen repeytyy yksittäisiksi atomeiksi. Vielä lähempänä singulariteettia atomit repeytyvät plasmaksi, joka repeytyy erillisiksi alkeishiukkasiksi. Tähän päättyy Hullun Metafyysikon tarinan lisäksi tuntemiemme fysiikan lakien selitysvoima. Aine hajoaa tuntemattomaan kaoottiseen olomuotoon ennen sulautumistaan singulariteettiin ajan ja avaruuden ulkopuolelle. 

Fiktiivisen osuuden päätteeksi Hullun Metafyysikon (joka on nyt palannut mielikuvitusmatkaltaan turvallisesti Maan kamaralle) on tuotettava lukijalle pettymys. Edellä maalattu kuva mustasta aukosta ei todennäköisesti vastaa yhtäkään todellista mustaa aukkoa. Tarinamme tapahtumapaikkana toimi Schwarzschildin mustana aukkona tunnettu teoreettinen idealisaatio. Tässä idealisaatiossa mustalla aukolla ei ole pyörimisliikettä eikä sähkövarausta. Todellisten mustien aukkojen pyörimisliike muuttaa niiden rakenteen ja sisäiset tapahtumat olennaisesti monimutkaisemmiksi – ja lukijan onneksi samalla mielenkiintoisemmiksi. Hullu Metafyysikko aikoo toteuttaa toisen itsemurhan hyppäämällä pyörivään mustaan aukkoon tulevassa artikkelissaan.

Aihepiiriin liittyvää lukemista täällä.

Ja muutama veikeä videopätkä täällä.