Astronomer jubler: Vi har formentlig fundet et middelmådigt sort hul

Sorte huller er blandt de mest voldsomme, tunge og kompakte fænomener i verdensrummet.

Men fundet af et nyt sort hul kommer næppe til at omskrive Guinness Rekordbog, for det er hverken det tungeste, letteste, største eller mindste.

Det sorte hul ser derimod ud til at være temmelig middelmådigt rent størrelsesmæssigt, og det er netop derfor, at det nyfundne sorte hul vækker stor begejstring blandt forskere. De har nemlig længe været på jagt efter mellemstore sorte huller.

»Mellemstore sorte huller er utroligt svære at finde, men de er meget vigtige for hele vores forståelse af sorte huller og forståelsen af, hvordan galakser vokser og udvikler sig,« fortæller Charlotte Angus, som er postdoc ved DARK, på Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet.

Hun er førsteforfatter på et nyt studie, som netop beskriver fundet af det hidtil ukendte sorte hul, som befinder sig i en mindre galakse – en dværggalakse – relativt tæt på vores egen galakse Mælkevejen.

Sort hul åd en stjerne

Hvis du ikke lige er helt skarp på sorte huller, er der kort fortalt tale om nogle ekstremt tunge og sammenpressede objekter, som findes ude i rummet. Tyngdekraften fra sorte huller er så voldsom, at de suger alting til sig – gas, planeter og hele stjerner bliver ædt af sorte huller.

Problemet for astronomer er, at de sorte huller – som navnet antyder – er kulsorte og ikke kan ses direkte. I det nye studie opdagede forskerne kun det sorte hul, fordi en stjerne var så uheldig at komme for tæt på.

»Da det skete, blev noget af den uheldige stjerne spist af det sorte hul. Og mens det sorte hul spiste, producerede det lys, og det var derfor, vi kunne opdage det,« forklarer Charlotte Angus.

Lyset og strålingen, som produceres, når sorte huller æder stjerner, kaldes også for Tidal Disruption Events (TDE). Nogle forskere har beskrevet TDE som en slags lysende bøvs, der udsendes af sorte huller, mens de fortærer deres måltid.

Skruer hurtigt op for lyset

Lyset fra den uheldige stjerne, som blev fortæret af det sorte hul, blev opdaget med teleskoper fra The Young Supernova Experiment – et nyere forskningsprojekt, designet til at opdage kosmiske eksplosioner og forbigående begivenheder på himlen.

»Projektet har en unik strategi, fordi man observerer det samme stykke af himlen som andre forskningsgrupper. Med begge datasæt kan man meget præcist sige, hvornår noget nyt dukker op,« forklarer Charlotte Angus.

Da den nyopdagede TDE – altså den kosmiske bøvs fra det sorte hul – dukkede op på himlen, gik der kun kort tid, før den nåede op på sin maksimale lysstyrke, for derefter at begynde at svinde bort.

»Det helt særlige ved denne her TDE er, at det er en af de hurtigste, man har set. Normalt dukker lyset fra en TDE op på himlen, og så kan det tage ugevis, før lyset når op på sin maksimale lysstyrke. Men her gik det hurtigt - det tog kun 13 dage,« siger Giorgos Leloudas, som er astronom og forsker i sorte huller ved Danmarks Tekniske Universitet.

Sladrer om størrelsen

At det gik hurtigt, før TDE’en nåede op på sin maksimale lysstyrke, er vigtig information for forskerne, fordi det kan give et hint om størrelsen på det sorte hul, som producerer lyset.

»Når det går hurtigt, vil det sorte hul formentlig være mindre stort. Samtidig er vi med to andre metoder også nået frem til et resultat, som peger på, at der er tale om et sort hul i den mellemstore klasse,« siger Charlotte Angus.

Giorgos Leloudas påpeger dog, at man ikke kan være helt sikker på, at der er tale om et sort hul i mellemstørrelse.

»Vi har aldrig før set et sort hul i mellemstørrelse. Der findes nogle få studier, som påstår at finde mellemstore sorte huller, men der er usikkerhed om fundene, og reelt set kan vi kun tale om kandidater til mellemstore sorte huller. Det gælder også i det nye studie,« siger Giorgos Leloudas, som ikke har været en del af det nye studie.

Størrelsen er usikker

Han understreger dog, at det styrker det sorte huls kandidatur til at være af mellemstørrelse, at forskerne med flere uafhængige modeller og regnemetoder når frem til samme resultat; en størrelse i mellemklassen.

»Vi forventer helt klart, at mellemstore sorte huller findes i dværggalakser som den, de studerer her. Men ligesom med andre kandidater til mellemstore sorte huller, kan vi ikke være 100 procent sikre, for målingerne er usikre,« siger Giorgos Leloudas.

På trods af usikkerhederne understreger han dog, at det nye studie er et både spændende og vigtigt skridt i jagten på mellemstore sorte huller.

Små og gigantiske huller

Men hvorfor i alverden er astronomer så opsatte på at finde de middelmådige sorte huller?

»Det er ekstremt vigtigt at finde mellemstore sorte huller, hvis vi skal forstå, hvordan sorte huller og galakser udvikler sig,« påpeger Giorgos Leloudas.

Han forklarer, at astronomerne for længst har fundet sorte huller, som enten er gigantisk store eller helt ’små’:

• De supermassive sorte huller er i enorme – den slags findes eksempelvis i midten af vores egen galakse Mælkevejen og i centrum af mange andre galakser (måske endda alle galakser). De kan veje millioner eller milliarder af gange mere end Solen. Det var for eksempel sådan et supermassivt sort hul, som man lykkedes med at tage et banebrydende billede af i 2019.
• Sorte huller i samme vægtklasse som stjerner er de mindste sorte huller. De bliver skabt, når en gammel stjerne dør, idet stjernens indre kollapser og bliver til et sort hul. Disse sorte huller er i samme størrelsesorden som stjerners masse; omkring 3-100 gange tungere end Solen ifølge Giorgos Leloudas.

De må eksistere

»Vi kender de kæmpestore sorte huller og de helt små. Men vi forventer helt klart også, at der må findes nogen i mellemstørrelse. For hvordan skal de gigantiske sorte huller ellers være blevet så store? De må på et tidspunkt i universets levetid have vokset og været i mellemstørrelse,« siger Giorgos Leloudas.

Professor Jens Hjorth, som også er medforfatter til det nye studie, påpeger, at en teori lyder, at der er en sammenhæng mellem størrelsen på en galakse og størrelsen på det sorte hul i centrum af galaksen.

»Det ser ud til at store galakser har store sorte huller og små galakser har små sorte huller. Og her passer det fint, at vi finder et mellemstort sort hul i en dværggalakse,« siger Jens Hjorth, som er professor ved DARK på Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

»Det rejser alt sammen store spørgsmål om, hvordan galakser bliver dannet, og hvordan de vokser. Så vi håber på at få flere af den her slags observationer i de kommende år, som kan gøre os klogere,« slutter han.