Sorte huller bremser dannelsen af nye stjerner
Sorte huller skubber gas ud af galaksen og bremser dermed dannelsen af nye stjerner, viser ny forskning med dansk deltagelse. Det er en afgørende brik til at forstå, hvorfor galakser ser ud, som de gør.

I centrum af galakser findes der et sort hul, der sender så kraftig røntgenstråling ud, at det skubber en vind af gas afsted i alle retninger, viser ny forskning. (Foto: NASA/JPL-Caltech)

Galakser er fantastiske størrelser. De består af gas, støv og milliarder af stjerner og solsystemer, der ofte bevæger sig som en spiral, bundet sammen af deres fælles tyngdekraft.

Inde i centrum af galakserne findes en kollapset stjerne med en masse så ekstrem, at selv ikke engang lys undslipper dens tyngdefelt. Derfor fremstår de kollapsede stjerner også helt sorte og kaldes populært for sorte huller (se faktaboks).

Nu viser en ny undersøgelse, at de sorte huller faktisk også er med til at bestemme, hvor mange stjerner der er i galaksen. De sorte huller udsender så kraftfulde røntgenstråler, at de skubber til omkringliggende partikler, der så flyver ud i galaksen som en vind af gas.

Det er gas, der ellers ville kunne have dannet de flammende objekter, vi kender som stjerner, og som vores egen sol er en del af.

»Det er jo ret fantastisk. Det er første gang, vi har solide data til at bekræfte, at sorte huller er med til at skabe en galakses indhold. I sidste ende giver det jo også en dybere forståelse for, hvorfor universet ser ud, som det gør,« siger Finn Erland Christensen, seniorforsker på DTU Space – Institut for Rumforskning og Rumteknologi. Han er en af forskerne bag den nye undersøgelse, der er udgivet i det anerkendte tidsskrift Science.

Sorte huller hæmmer stjernedannelsen

Fakta

De sorte huller er omgærdet af stor mystik og har været en inspirationskilde til lang række science fiction-film. Et sort hul kan nemlig, ifølge Einsteins generelle relativitetsteori, blive så tungt, at det skaber en tunnel til et andet sted og et andet tidspunkt i universet.

Faktisk mener nogle forskere, at sådan en tunnel muligvis eksisterer i centrum af vores galakse, Mælkevejen.

Stjerner dannes normalt ved, at enorme gas og støvskyer kollapser på grund af tyngdekraften. Men fordi det sorte hul skubber gas ud af galaksen, så bremses dannelsen af stjerner, konstaterer ph.d.-studerende Andreas Skielboe, der selv forsker i galakser.

»I lang tid har vi kunnet observere, at galakser danner færre stjerner end vores teorier og simuleringer forudser. Man har så postuleret i en årrække, at de sorte huller i centrum af galakserne kunne være årsagen.«

»Nu har vi for første gang data til at bekræfte, at de sorte huller skubber gas ud af galaksen og derved hæmmer dannelsen af stjerner. Det er altså stort nyt,« siger Andreas Skielboe, ph.d.-studerende på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet. Han har ikke selv været med til at lave undersøgelsen.

Ny teknologi banede vejen

Det store hold af forskere fra Danmark, Israel, USA, England og Italien studerede røntgenstråler fra en kraftigt lysende galakse - også kaldet en kvasar - ved at bruge to satellitter.

Den ene satellit ved navn XMM-Newton er opsendt af det europæiske rumagentur ESA, og den anden er en NASA-satellit kaldet NuSTAR, der har et røntgenteleskop, som er udviklet af blandt andre danske forskere fra Danmarks Tekniske Universitet.

Fakta

Røntgenstråling er en form for elektromagnetisk stråling med bølgelængder langt kortere end synligt lys.

Strålerne er i stand til at trænge ind i væv og forskellige materialer, men strålerne er også radioaktive og er derfor skadelige for vores kroppe, hvis vi får dem i for høje doser.

Kilde: Den Store Danske.

Teleskopet er særligt følsomt for den 'hårde' røntgenstråling, som kan undslippe omgivelser omkring et sort hul, og det er denne nye observationelle mulighed, der har været nøglen til opdagelsen.

»Et sort hul suger med dets enorme tyngdekraft store mængder støv og stof til sig fra hele galaksen, og det skaber en stor varme og elektromagnetisk stråling, som vi kender som røntgenstråler. Ved hjælp af den nye teknologi kunne vi måle røntgenstrålingen og lyset fra galaksen på en måde, som man ikke har kunnet før,« siger Finn Erland Christensen.

Galakser rummer 'en vind af gas'

Ved at analysere energispektret af den udsendte røntgenstråling kunne forskerne:

  • se, at galaksen rummede en vind af gas, der bevægede sig væk fra det sorte hul i centrum af galaksen med en hastighed mellem 30.000 og 90.000 kilometer i sekundet. Det svarer cirka til 10 og 30 procent af lysets hastighed.
     
  • regne ud, at denne vind stammer fra den inderste ring af gas, der spinner omkring det sorte hul.

»Man ved, at tyngdekraften omkring et sort hul er så kraftig, at der skal en vis energi til, før noget kan slippe væk. I kredsløb omkring et sort hul flyver en stor mængde gas, der bliver suget ind mod det sorte hul, og det er den gas, der så bliver sendt ud i galaksen igen,« siger Finn Erland Christensen.

LÆS OGSÅ: Brændstoffet for stjernedannelse fundet imellem galakser

Et sort hul er en maskine

Resultatet bekræfter, at galaksen med et sort hul i centrum er som en slags kæmpe maskine, der suger stof til sig, og som konsekvens deraf udsender så stor elektromagnetisk stråling, at det støder den omkringliggende gas væk. Det er denne gas, der ellers ville samle sig og blive til nye stjerner. Men præcist i hvor høj grad det sorte hul bremser dannelsen af stjerner mangler vi så at undersøge.

Andreas Skielboe

Et sort hul er nærmest som en maskine, der suger stof til sig og spyr andet ud, konstaterer Andreas Skielboe.

»Resultatet bekræfter, at galaksen med et sort hul i centrum er som en slags kæmpe maskine, der suger stof til sig, og som konsekvens deraf udsender så stor elektromagnetisk stråling, at det støder den omkringliggende gas væk.«

»Det er denne gas, der ellers ville samle sig og blive til nye stjerner. Men præcist i hvor høj grad det sorte hul bremser dannelsen af stjerner mangler vi så at undersøge,« siger Andreas Skielboe.

Andre galakser skal studeres

Selvom resultatet fra undersøgelsen underbygger en teori, der generelt beskriver, hvordan galakser udvikler sig, så skal den stadig underbygges af flere observationer, vurderer Andreas Skielboe.

»De kigger jo kun på én galakse her, så der skal flere undersøgelser til, der kigger på andre galakser og bekræfter dette resultat. Men jeg vil forvente, at vi finder lignende data, når vi kigger andre steder i universet,« siger Andreas Skielboe.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.