En dag i juni 2018 blev en højst usædvanlig aktivitet registreret i universet, og nu har den muligvis ført til en banebrydende observation: fødslen af et sort hul.
Forskere observerede et usædvanligt kraftigt lys i deres teleskoper og udledte hurtigt, at det var lyset fra en stjerne, der eksploderede langt borte.
»Jeg tror bare, jeg tænkte ’wauw, fedt’, da jeg hørte om forskernes observationer, for det er altså ret sejt,« siger Ole Eggers Bjælde, astrofysiker og undervisningsudvikler på Aarhus Universitet til Videnskab.dk.
I går fremlagde en forskergruppe ledet af Northwestern University deres videnskabelige artikel om hændelsen på American Astromical Societys pressemøde. Ligesom flere andre forskere har de undersøgt, hvad det kraftige lys skyldtes.
Deres resultat peger på, at det, som forskere verden over siden juni sidste år har observeret, kan være en neutronstjerne, der roterer om sig selv. Men det kan også være selveste fødslen af et sort hul.
Hvis forskerne virkelig har været vidne til et sort huls fremkomst, er det første gang nogensinde. Tilblivelsen af et sort hul er aldrig blevet observeret før, for det er ekstremt vanskeligt af flere forskellige grunde – det vender vi tilbage til.
\ Om neutronstjerner og sorte huller
'Et sort hul er et objekt i rummet. Det har så stor en massekoncentration, at det suger al masse til sig: både gas, planeter og stjerner.
Hullerne er usynlige, fordi de også suger lys til sig.
Læs mere i artiklen 'Hvad er et sort hul?'.
Neutronstjerner er stjerner opbygget af neutroner. De er ret små, men tunge i forhold til deres beskedne størrelse, og så har de det med at rotere lynhurtigt omkring sig selv.
\ Læs mere
Opdagelsen af eksplosionen
Først skal du høre, hvordan forskere verden over reagerede, da stjerneeksplosionen, der startede teorien om fødslen af et sort hul, blev opdaget.
Den 16. juni 2018 blev forskere på Hawaii opmærksomme på et lys ude i universet, der fra den ene dag til den anden dukkede op i linserne på tropeøens to ATLAS-teleskoper.
»Lige da forskerne så signalet, tænkte mange faktisk, at lyset måtte komme fra Mælkevejen, fordi det var så kraftigt. Jo tættere et objekt er på os, jo mere lys kommer der nemlig ned til os,« siger Ole Eggers Bjælde.
Men eksplosionen var ikke nær så tæt på os, som forskerne først troede. De blev klar over, at eksplosionen skete 200 millioner lysår væk, da de undersøgte den nærmere.
En international forskergruppe begyndte snart at studere det mystiske objekts røntgenstråler.
Usædvanlig stærkt lys gav forskerne et praj
Det var den eksploderende stjernes særprægede lys, der gav forskere verden over en ide om, at de havde været vidner til fødslen af et sort hul.
»For en almindelig supernova tager det cirka 15-20 dage at opnå maksimal lysstyrke, og ved den her eksplosion tog det bare et par dage,« siger Jens Hjorth, leder af DARK-centret ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet, til Videnskab.dk.
For forskerne, der holdt øje med universet igennem deres teleskoper under eksplosionen, så det ud, som om eksplosionen fremkom af ingenting. Den eksploderende stjerne lyste altså kraftigere og hurtigere op end almindelige supernovaer - det var højst besynderligt.
Forskergruppen bag den nye videnskabelige artikel udleder, at det stærke og hurtigt opståede lys må være kommet af, at en ’central motor’ har forstyrret stjernen i månedsvis. Den centrale motor kan være et nyligt formet sort hul, der er ved at vokse sig større og samle mørkt stof.
\ En vanskelig fødsel
Sorte huller opstår, når stjerner kollapser under deres egen tyngdekraft.
Først imploderer stjernen, hvilket danner en neutronstjerne i centrum.
Dannelsen af neutronstjernen vil som en chokbølge gå igennem alle stjernens ydre lag og få den til at eksplodere.
Eksplosionen kan så - i nogle tilfælde - føde et sort hul.
Sorte huller opstår, når kæmpestore stjerner eksploderer. Så måske er der et sort hul indeni centrum af stjerneeksplosionen, hvis enorme energi forstyrrer stjernen og får den til at blusse meget kraftigere op, end stjerneeksplosioner normalt gør.
At lyset også kan stamme fra en neutronstjerne, er dog også en del af forskernes konklusion - mere om det længere nede.
Svært at observere sorte huller
Forskere har aldrig observeret dannelsen at et sort hul før, fordi der er en del forhindringer forbundet med det.
Dels skal forskerne være heldige at få øje på eksplosionen i det enorme univers. Dels er der typisk en masse støv og gas rundt om et sort hul, der opstår, når stjernen, der skaber det sorte hul, eksploderer. Støvet og gassen gør det svært at se hullet, og hvordan det dannes.
På det punkt har forskerne dog skudt papegøjen med eksplosionen 16. juni 2018.
»Med denne eksplosion har vi været så heldige, at der ikke er så meget støv og gas, der slører vores udsyn til eksplosionen, så vi kan se en masse energi,« forklarer Ole Eggers Bjælde. Det er sådan, forskerne bag det nye studie har kunnet sandsynliggøre, at lyset stammer fra et sort huls fødsel.
Et sort huls fødsel eller en neutronstjerne
At det stærke lys stammer fra fødslen af et sort hul, er ikke den eneste teori, som rumforskere har fremsat som mulig forklaring på det kraftige lys. Det kan nemlig også være, at en såkaldt ’neutronstjerne’ roterer lynhurtigt omkring sig selv et sted ude i universet og skaber lyset.
»Det er svært for forskerne at kende forskel, fordi neutronstjerner og sorte huller er meget tæt beslægtede,« fortæller Ole Eggers Bjælde.
For at afgøre om et objekt er en neutronstjerne eller et sort hul, må man måle dets masse. En neutronstjerne kan maksimum veje 3 gange så meget som Solens masse. Så hvis et objekts masse viser sig at være mere end 3 gange så stor som Solen, er det et sort hul, fortæller Ole Eggers Bjælde.
Både sorte huller og neutronstjerner er utroligt kompakte. En neutronstjernes kompakthed svarer til, at du tager et objekt på størrelse med Solen og maser det sammen, så det til sidst har en radius på 10 kilometer. For et sort hul svarer det til, hvis du tager et objekt på størrelse med Solen og maser det, indtil det har en radius på 3 kilometer.
Det er dog næsten umuligt at måle objektets masse på så stor en afstand, og derfor kan forskerne ikke bruge denne metode til at afgøre, hvad det kraftige stjernelys kommer fra.
\ Læs mere
Gas slører udsynet
Der er også en anden årsag til, at forskerne bag studiet har svært ved at afgøre, hvad lyset fra stjernen stammer fra.
De har ikke kunnet se, hvad der skaber den store mængde energi i eksplosionen, fordi der, omend der var været mindre gas end normalt, stadig har været nok gas til, at forskerne ikke kan afgøre endegyldigt, hvad energien kommer fra.
»Gassen dækker for udsynet ind til det sorte hul eller neutronstjernen, som det også kan være,« siger Jens Hjorth.
Stråling kan afsløre hemmeligheden bag stjerneeksplosionen
Forskerne bag det nye studie er nået til deres resultat ved at studere strålingen fra eksplosionen.
De har undersøgt flere forskellige slags strålinger, blandt andet røngten og radiobølger.
»Fordi forskerne ikke kan måle massen, ser de på fingreaftrykkene i den stråling, der kommer fra eksplosionen,« fortæller Ole Eggers Bjælde.
Et sort hul slynger nemlig stof væk i meget høje hastigheder. Det er det stof, forskerne kan se fingeraftrykkene af i lyset fra eksplosionen, der når ned til deres teleskoper.
Men netop ved at måle strålingen kan man også fremsætte en hel tredje teori om, hvad strålingen stammer fra, fortæller Ole Eggers Bjælde. Strålingen fra eksplosionen svarer nemlig også til den stråling, der ville være, hvis en hvid dværg er fanget tæt på et sort hul og bliver flået itu af det sorte hul.
\ Læs mere
\ Fun fact
Eksplosionen af stjernen har fået navnet 'AT2018cow'. Derfor har forskere hurtigt givet den kælenavnet ’The Cow’.
På et tidspunkt vil mange stjerner i Mælkevejen blive sorte huller
Hvis det virkelig viser sig, at det, forskerne har observeret, faktisk er fødslen af et sort hul, hvorfor er det så overhovedet vigtigt? Som tidligere nævnt befinder det observerede fænomen sig omkring 200 millioner lysår væk - langt borte fra vores planet og galakse.
»Vi skal bruge det til at øge vores forståelse af, hvordan stjerner dannes, udvikler sig og dør,« fortæller Ole Eggers Bjælde.
For hver tusinde stjerne i vores galakse vil en af dem på et tidspunkt blive til et sort hul, så derfor er fødslen af sorte huller noget, forskerne gerne vil blive bedre til at identificere og forstå, forklarer astrofysikeren.
»Og så er der generelt bare noget dragende ved sorte huller,« tilføjer han.
