Hvordan dør et sort hul?

Sorte huller er fascinerende objekter. De er kendt for at have så stærk en tyngdekraft, at intet kan undslippe dem – ikke engang lys. Er stof først faldet i et sort hul, er det væk for evigt.

Men hvordan ender et sort hul egentlig sine dage? Det har vores læser Charlie Langtoft tænkt over. Han skriver blandt andet:

»Jeg har efterhånden en rimelig god forståelse for det, vi kalder sorte huller, men jeg har endnu ikke fundet en god artikel, der forklarer hele deres eksistens fra start til slut. Jeg ved nemlig ikke noget om slutningen. Bliver de sorte huller mættet med tiden? Og hvad sker der så – imploderer eller eksploderer de?«

Sorte huller stråler

Astronomerne er ikke i tvivl om, at et sort hul vokser, når stof falder ned i det. Store, sorte huller som dem, der findes i midten af galakserne, kan æde hele stjerner, og så bliver de bare en smule større.

Når to galakser kolliderer, kan de sorte huller også smelte sammen og danne ét enkelt kæmpestort, sort hul, der kan have lige så stor masse som milliarder af stjerner.

Men kan et sort hul foræde sig og eksplodere, eller kan det forsvinde på en anden måde?

Det spørgsmål sender vi videre til Ulrik Uggerhøj, der er professor ved Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet. Han vil gerne forklare, hvordan et sort hul dør:

»Det gør det ved at udstråle sin energi. Ved hjælp af kvantemekanik kan man regne ud, at de stråler,« fortæller han.

»Jo mindre de er, desto mere stråler de. Et sort hul skrumper hurtigere og hurtigere, og bittesmå sorte huller fordamper hurtigt helt væk.«

Energi forsvinder fra det sorte hul

Det lyder umiddelbart underligt, at et sort hul stråler, for det er jo netop kendt for at være sort og ikke lade noget undslippe. Der er da heller ikke noget, der forlader selve det sorte hul – tværtimod er der noget, der falder i, nemlig partikler med negativ energi.

Sagen er den, at der ifølge kvantemekanikken hele tiden skabes såkaldte virtuelle partikelpar ved kanten af det sorte hul, den såkaldte begivenhedshorisont. Så kan der ske det, af en ene af partiklerne formår at undslippe det sorte huls tyngdefelt, mens den anden forsvinder ned i hullet.

Når en partikel undslipper som det, der kaldes Hawking-stråling, så må den partikel, der er forsvundet ned i det sorte hul, have negativ energi – ellers går energiregnskabet ikke op. Det betyder, at det sorte hul faktisk mister energi og således bliver mindre.

Det betyder også, at alt det, som det sorte hul har slugt i tidens løb, ender som stråling i universet. Om informationerne om stoffet på en eller anden måde bevares, er til gengæld stadig et uafklaret spørgsmål, som de teoretiske fysikere forsøger at besvare.

Det tager næsten en evighed

De sorte huller, astronomerne er ret sikre på findes i universet, kommer dog ikke til at forsvinde foreløbigt. Sorte huller, der skabes i forbindelse med de tungeste stjerners voldsomme død i supernovaeksplosioner, er så store, at det vil tage dem meget længere tid at fordampe, end universet hidtil har eksisteret.

For de ekstremt store, supermassive sorte huller, der lurer i galaksernes inderste, tager det helt ufattelig lang tid, fortæller Ulrik Uggerhøj:

»De største sorte huller har en levetid i omegnen af 10 opløftet i 100 år – altså et ettal med 100 nuller efter. Det er så lang tid, at man ikke rigtig kan forestille sig det.«

Svaret på spørgsmålet fra Charlie Langtoft er således, at sorte huller lige så stille forsvinder uden at efterlade sig andet end stråling.

Vi takker for svaret fra professor Ulrik Uggerhøj, og Charlie Langtoft modtager en Videnskab.dk-T-shirt som tak for spørgsmålet – en T-shirt, der i øvrigt også kan købes. Andre gode, videnskabelige spørgsmål kan sendes til sv@videnskab.dk.