Da universet var mindre end halvanden milliard år gammelt, var det ramt af et mystisk fænomen: Overalt var der små, røde pletter.
De gådefulde pletter blev helt uventet opdaget på billeder fra det enorme rumteleskop James Webb, og astrofysikerne har siden kæmpet for at finde ud af, hvad de kan være.
Nu har en forskergruppe fra Københavns Universitet fundet en mulig forklaring på de kompakte, men kraftigt lysende objekter i det tidlige univers: I et nyt studie argumenterer de for, at der er tale om unge sorte huller, der er indhyllet i en tæt gassky og i gang med at æde sig større.
\ Hvad er sorte huller?
Et sort hul er et område i universet, hvor tyngdekraften er så ekstremt stærk, at intet kan slippe væk, heller ikke lys.
Man kan ikke se et sort hul direkte, men man kan opdage det ved at se, hvordan det påvirker sine omgivelser. For eksempel kan man få øje på strålingen fra stof, der er ved at blive slugt af det sorte hul.
Studiet har fået en fornem plads på forsiden af det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift Nature, og det vækker begejstring blandt studiets 17 forfattere, hvoraf 11 er tilknyttet Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.
»Det var lidt af en overraskelse, men meget tilfredsstillende,« lyder det fra en af studiets forfattere professor Darach Watson om det at være på forsiden af Nature.
En uløst gåde
En række forskere har igennem længere tid forsøgt at løse gåden om, hvorfor i alverden det tidlige univers så ud, som om det var ramt af børnesygdommen røde hunde.
»Vi blev ved med at se disse små, røde pletter på de skarpe billeder fra Webb-teleskopet. De dukker op i stort antal, når man kigger helt tilbage til det tidlige univers,« fortæller Darach Watson fra Cosmic Dawn Center på Niels Bohr Instituttet, Københavns Universitet.
»Hubble-teleskopet kunne ikke se dem, fordi det ikke kan se så langt tilbage i tiden. Så spørgsmålet var også, hvorfor de kun optræder så tidligt i universets historie.«
Ikke galakser og - ved første øjekast - heller ikke sorte huller
Umiddelbart kunne de røde pletter ligne tidlige galakser. Men objekterne er ret små. Meget mindre end vores galakse Mælkevejen, og de udsender ekstremt meget lys.
Så hvis der var tale om tidlige galakser, skulle mange milliarder af ufattelig lysstærke og rødlige stjerner være samlet i en ekstremt tæt stjernehob. Det gav ingen mening for forskerne.
Alternativet kunne være sorte huller i voksealderen. De kan lyse kraftigt op, fordi de tiltrækker gas fra omgivelserne. Gassen opvarmes kraftigt og udsender lyset, lige før det falder ned i det sorte hul og er væk for altid.
Til at starte med gav forklaringen med sorte huller imidlertid heller ingen mening. Lyset er for rødt, og desuden afgiver de små røde pletter ikke røntgenstråling, sådan som astronomerne normalt kender det fra sorte hullers ædegilde.
Løste gåden: Det var gas
Gåden blev løst ved at antage, at de små, røde pletter drives af unge, meget tunge sorte huller - såkaldte supermassive sorte huller med masser på mellem 100.000 og 10.000.000 gange Solens masse.
De sorte huller er omgivet af en tæt gassky. Når den kraftige stråling trænger igennem gasskyen, bliver røntgenstrålingen absorberet, samtidig med at lyset bliver mere rødligt.
»Da det gik op for mig, at der måtte være denne signatur af varm gas omkring de sorte huller, og jeg så begyndte at lede efter den, var den der lige for øjnene af mig. Jeg blev helt vildt begejstret,« fortæller Darach Watson.
I dag findes der enorme, supermassive sorte huller i centrum af alle galakser. For eksempel rummer Mælkevejen et sort hul, der vejer lige så meget som fire millioner sole.
Astrofysikerne bag den nye Nature-artikel vurderer, at de små, røde pletter er forstadierne til nutidens supermassive sorte huller. De lå i centrum af små galakser med cirka en milliard stjerner. Lyset fra stjernerne blegner i forhold til lyset fra gassen om det forslugne sorte hul.
Andre bud: Stjerner større end Solsystemet
Fordi de sorte huller var svøbt ind i gas, ligner de til forveksling kolossale stjerner. Faktisk mener nogle astrofysikere, at der slet ikke er tale om sort-hul-stjerner, men i stedet rigtige stjerner i monsterstørrelse.
I en artikel, der bliver publiceret i tidsskriftet The Astrophysical Journal, argumenterer Devesh Nandal og Avi Loeb fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i USA således for, at de små, røde pletter er supermassive stjerner.
De må veje op til en million gange så meget som Solen og dermed være cirka 5.000 gange tungere end de tungeste stjerner, der hidtil er observeret.
Ifølge Devesh Nandal er det svært at se forskel på en sort-hul-stjerne og en gigantisk stjerne. Der dannes nemlig et sort hul, når stjernen udbrænder, så dens kerne falder sammen.
»Den eneste forskel er, at vi argumenterer for, at den supermassive stjerne stadig er i live. I scenariet med sort-hul-stjerner er stjernen kollapset, så der er dannet et sort hul i midten,« skriver han til Videnskab.dk.
Studiet fortsætter med Webb
Darach Watson mener, det er en interessant idé, at de små, røde pletter kan være supermassive stjerner, men at sorte huller i gassvøb passer bedre med observationerne.
I modsætning til Devesh Nandal vurderer han heller ikke, at de unge, supermassive sorte huller i det tidlige univers nødvendigvis må stamme fra kollapset af supermassive stjerner.
»Det kan have været forholdsvis små sorte huller på måske 100 solmasser, der hurtigt er vokset sig så store, som vi ser dem. Der kan sagtens være mindre sorte huller derude, men de lyser for svagt til, at vi kan se dem – selv med Webb-teleskopet,« siger han.
Sikkert er det, at universet så helt anderledes ud for mere end 12 milliarder år siden. Det ved vi kun, fordi det store Webb-teleskop er specialdesignet til at fange lyset fra det tidlige univers.
Forhåbentlig vil fremtidige observationer gøre det endnu lettere at forstå, hvordan universet kom til at se ud, som det gør.
