Gådefuldt objekt i Mælkevejen er enten rekordstort eller rekordlille

På en flad mark i Sydafrika står en stor gruppe teleskoper, som kan opfange radiosignaler fra rummet.

Teleskoperne har opsnappet signaler fra et hidtil ukendt objekt, som befinder sig i Mælkevejen – og som i øjeblikket vækker forbløffelse blandt astronomer på planeten Jorden.

»Det er en virkelig spændende og unik opdagelse,« siger Thomas Tauris, som er teoretisk astrofysiker og professor ved Aalborg Universitet og medforfatter til det nye studie, som beskriver opdagelsen.

»Uanset hvad det er for et mystisk objekt, vi har fundet, så åbner opdagelsen et nyt vindue til at udforske nogle helt fundamentale fysiske processer.«

Hvad er det?

Forskerne bag det nye studie, som er publiceret i det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift Science, har to forskellige bud på, hvad de kan have fundet.

• Enten kan der være tale om en neutronstjerne – en slags afdød stjerne, som bliver skabt, når en tung stjerne eksploderer i en supernova og dør. I givet fald vil det ifølge forskerne være den hidtil tungeste neutronstjerne, man har fundet.
• Alternativt kan det være et sort hul – et ekstremt kompakt objekt med en vanvittig stor tyngdekraft. Men i givet fald vil det ifølge forskerne være det mindste sorte hul, man nogensinde har fundet.

»Kort fortalt har vi formentlig fundet det letteste sorte hul, der nogensinde er opdaget, eller alternativt har vi fundet den tungeste neutronstjerne, man kender,« opsummerer Thomas Tauris, som har været blandt de ledende kræfter bag den teoretiske fortolkning af fundet.

»Fascinerende perspektiver«

Den canadiske forsker Maya Fishbach fortæller til Videnskab.dk, at hun er »meget begejstret for opdagelsen«.

Hun har ikke været involveret i det nye studie, men hun har skrevet om de »fascinerende perspektiver« ved opdagelsen i en kommentar til studiet i Science.

»At finde den slags exceptionelt tunge neutronstjerner eller lette sorte huller hjælper os med at forstå den fundamentale fysik, som adskiller neutronstjerner og sorte huller. Fordi den slags objekter udgør skeletterne af afdøde stjerner, kan det også hjælpe os med at forstå, hvordan stjerner lever, dør og interagerer med hinanden,« siger Maya Fishbach, som er lektor ved Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA) til Videnskab.dk.

En usædvanlig størrelse

Man kender kun til ganske få observationer af objekter, som er på størrelse med det nyfundne objekt.

Først i de senere år har astronomerne opdaget enkelte objekter, som er i en lignende størrelsesklasse. Men man har manglet gode forklaringer på, hvorfor i alverden vi ikke finder kompakte objekter i denne størrelse.

»Det er derfor, den nye opdagelse er så spændende,« siger Aprajita Hajela, der er postdoc ved afdelingen DARK på Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, og som ikke har været en del af studiet.

Hun påpeger, at sorte huller kan være svære at spotte på nattehimlen, fordi de – som navnet antyder – er kulsorte og kun kan opdages, når de interagerer med andre objekter. For eksempel når de ’æder’ en stjerne.

Roterer vanvittig hurtigt

Den nye opdagelse har også kun kunnet lade sig gøre, fordi det mystiske objekt befinder sig i selskab med en såkaldt pulsar: En særlig type af neutronstjerner, som drejer vanvittig hurtigt rundt om sig selv. I dette tilfælde drejer pulsaren rundt om sig selv mere end 170 gange på et sekund.

Mens pulsarer drejer rundt, sender de radiosignaler ud i rummet, og disse signaler kan opfanges af astronomernes teleskoper og sladre om ellers usynlige objekter i rummet.

Pulsarer fungerer altså lidt som fyrtårne, der hjælper astronomerne med at kaste lys over det mørke rum. I dette tilfælde har pulsaren hjulpet os med at opdage og blive klogere på det mystiske, ukendte objekt, som det kredser rundt om.

»Pulsarer giver nogle helt unikke muligheder for at studere rummet, fordi de er ekstremt præcise og stabile i deres rotation,« forklarer Thomas Tauris.

Den hellige gral for pulsar-astronomer

Thomas Tauris regner med, at vi om cirka 10 år vil have indsamlet nok data fra pulsaren og det mystiske objekt til at kunne afgøre, hvorvidt der er tale om et sort hul eller en neutronstjerne.

Forskere har i mange år været på jagt efter netop en pulsar, som er i kredsløb om et sort hul.

»Hvis det er et sort hul, vil det være det første kendte system, som består af en pulsar og et sort hul, hvilket har været den hellige gral indenfor pulsar-astronomi igennem årtier,« påpeger en af de ledende kræfter bag opdagelsen, Paulo Freire fra det tyske Max-Planck-Institut für Radioastronomie, i en pressemeddelelse.

Grunden til, at forskerne så gerne vil finde en pulsar og et sort hul i kredsløb om hinanden, er, at det potentielt vil give os mulighed for at blive klogere på et af fysikkens største mysterier: Tyngdekraften.

I øjeblikket kan forskerne kort fortalt ikke få teorierne om tyngdekraften til at passe sammen – læs mere her.

Professor: Jeg tror, det er et sort hul

»Personligt tror jeg, at der er tale om et sort hul, for objektet er tilsyneladende en del tungere end de neutronstjerner, som man hidtil har målt. Men vi ved det ikke på nuværende tidspunkt,« siger Thomas Tauris.

»Men i samme åndedræt vil jeg også sige, at opdagelsen også er meget spændende, hvis det er en neutronstjerne.«

Han påpeger, at en pulsar i selskab med en neutronstjerne blandt andet vil give os mulighed for at blive klogere på protoner og neutroner – altså partiklerne inden i kernen af atomer.

Neutronstjerner består, måske ikke så overraskende, primært af neutroner, men forskerne ved grundlæggende ikke, hvilken tilstand neutronerne befinder sig i, når de sidder helt tætpakkede i de kompakte og tunge neutronstjerner.

»Det er jo interessant, at man ved at studere noget af det største og tungeste ude i universet, kan lære om mikroskopiske neutroner, som findes alle steder i vores omgivelser,« siger Thomas Tauris.

Som at løse en mordgåde

Selve opdagelsen af pulsaren og det mystiske objekt er blevet gjort af tyske forskere, som har udnyttet et nyt radiotelskop, kaldet MeerKAT, i Sydafrika.

Danske Thomas Tauris har derimod stået i spidsen for den teoretiske fortolkning af målingerne sammen med Norbert Wex fra det tyske Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

De to teoretikere har blandt andet et bud på, hvordan det særlige system bestående af pulsaren og det mystiske objekt kan være blevet skabt.

»Det har været lidt af et detektivarbejde. Man kan sammenligne det med at løse en mordgåde. Vi kan se, hvordan tingene ser ud lige nu, men hvordan er vi kommet hertil?« påpeger Thomas Tauris.

Et kosmisk parforholds-drama

Hans teori lyder, at de to nuværende ’partnere’ – pulsaren og det mystiske objekt – oprindeligt har haft andre ’partnere’, som de har skiftet ud undervejs, inden de endte med at være i kredsløb om hinanden.

Med andre ord altså lidt af et parforholds-drama, som involverer et »kosmisk partnerbytte«, som Thomas Tauris formulerer det. Eller på lidt mere gængs fysiksprog: Det nuværende binære system (parforholdet mellem pulsaren og objektet) kan kun være opstået, hvis pulsaren og objektet tidligere har befundet sig i andre binære systemer (været i andre parforhold).

»I min optik er der tale om det mest eksotiske binære system, man nogensinde har fundet. Det skyldes, at der må have været flere spændende processer i dannelsen af systemet,« siger Thomas Tauris.

I illustrationen ovenfor i artiklen kaldet 'Kosmisk parforholds-drama' kan du se flere detaljer om Thomas Tauris teori om dannelsen af det nuværende par.