Supertunge sorte huller findes i midten af alle galakser. Men hvordan de opstår og vokser i det tidlige univers er et af de største mysterier i moderne astronomi.
Nu giver et nyt studie, som et forskerhold, der er ledet af astrofysikere fra Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet og DTU Space, netop har præsenteret i tidsskriftet Nature, syn for sagen.
Forskerholdet har nemlig fundet et nyt kosmisk objekt døbt GNz7q. Objektet menes at være et forstadie til et supertungt sort hul, der opstod i en galakse i det tidlige univers - kun 750 millioner år efter Big Bang, hvad der betegnes som relativt kort tid efter universets fødsel.
»Jeg er virkeligt begestret for vores fund,« lyder det fra lektor i astronomi Gabriel Brammer:
»Mange forskningsgrupper prøver at forstå, hvordan galakser og sorte huller tog form i det tidlige univers. Vores studie kan bidrage til denne forståelse,« tilføjer lektoren, der forsker på Cosmic Dawn Center ved Niels Bohr Institutet og er medforfatter til det nye studie.
Opdagelsen er sket takket være data fra rumteleskopet Hubble, der drives af ESA og NASA.
\ Sorte huller
Et sort hul er et objekt i rummet, der er blevet presset så meget sammen af tyngdekraften, at det ingenting fylder.
For at give et eksempel på, hvor kompakt et sort hul er, ville Jorden være lige så stor som en sukkerknald, hvis den havde samme tæthed som et sort hul.
Tyngdekraften i et sort hul er så stærk, at den fanger alt, som kommer i nærheden af den: Gas, planeter, hele stjerner - selv lyset med dets hastighed på 300.000 kilometer i sekundet kan ikke slippe fri.
Forskellen på et supertungt sort hul og et ‘almindeligt’ sort hul er, som navnet indikerer, at et supertungt sort hul har op til en million eller en milliard gange mere masse.
Læs også artiklen: ‘Sorte huller: Her er alt, du skal vide’
Hybrid objekt
Det tidlige univers består blandt andet af stjernedannende galakser, der er mørke og støvede, og af såkaldte kvasarer - nogle aktive galakser, der udsender enorme mængder lys. Læs mere om det i faktaboksen senere i artiklen.
- Kvasarer bliver kaldt aktive galakser, fordi de har et supertungt sort hul inde i midten, der sluger gas og støv, hvilket frigiver store mængder energi og lys. Hvis man finder en kvasar i det tidlige univers, er det derfor også et tegn på, at der gemmer sig et supertungt sort hul et sted.
- De støvede, stjernedannende galakser har ikke et aktivt supertungt sort hul i centrum. De er derfor også sværere at observere, fordi al støvet i galaksen blokerer for lysets rejse. Derfor bliver de anset som mørke.
»Astronomer har længe mistænkt, at de stjernedannende galakser og kvasarer var tæt relaterede, og at de på en måde regulerede hinanden, men sammenhængen har endnu ikke været observeret,« forklarer Gabriel Brammer.
»Vi har fundet et objekt, der bygger bro mellem de to fænomener (stjernedannende galakser og kvasarer, red.) og således er en perfekt blanding af de to,« uddyber astronomi-lektoren.
Objektet GNz7q er med andre ord en hybrid, der har egenskaber fra både stjernedannende galakser og lysende kvasarer.
Støtter kendt teori om sorte hullers fødsel
At finde et mix af de to fænomener er ikke bare interessant, fordi det aldrig er observeret før.
GNz7q-objektet er også med al sandsynligvis et forstadie til et sort hul, der tager form.
»Det skal stadig undersøges nærmere. Men det virker meget sandsynligt, at det er dét, der er på færde,« påpeger Gabriel Brammer.
Fundet støtter nemlig en kendt teori for, hvordan supertunge sorte huller fødes i det tidlige univers.
Teorien går på, at supertunge sorte huller har en slags ekstrem vokseværk, så de vokser med meget stor hastighed i det tidlige univers. Derfor kan fødslen spores i en overgangsfase, hvor en kvasar - som jo er et tegn på et supertungt sort hul - bryder igennem en mørk stjernedannende galakse.
»Den kraftige vækstfase laver man også computersimuleringer af, og det er et stilbillede af denne vækstproces, som forskerne mener at have fundet,« forklarer Thomas Tram, der er lektor i teoretisk kosmologi ved Aarhus Universitet.
»Det er vigtigt, for det betyder, at man kan teste computermodellerne og vores viden fra denne fase af et supertungt sort huls liv samt dens værtsgalakses udvikling. Og det kan måske bringe os nærmere svaret på, hvordan ‘frøet’ til det sorte hul opstod, og hvad det er,« tilføjer Thomas Tram, der ikke har været involveret i den nye forskning.
\ Hvad er en kvasar?
Kvasarer er ekstremt lysstærke objekter, der lyser lige så meget som tusinder af galakser tilsammen.
Samtidig gør de ikke krav på ret meget plads. Faktisk er de ikke større, end at de snildt kunne ligge inden for vores eget solsystem.
Astronomerne har længe været sikre på, at motoren i kvasarer er gigantiske sorte huller, der vejer omtrent en milliard gange mere end Solen.
Fund gemte sig lige for næsen af forskerne
Fundet af GNz7q skete ved lidt af et tilfælde. Faktisk har det nye kosmiske objekt gemt sig lige for næsen af verdens astronomer i mange år.
»Det er en sjov historie,« indleder Gabriel Brammer. »Fundet bygger på gammel data, der på en måde bare lå i skuffen og ventede på at blive opdaget.«
GNz7q blev således fundet i det såkaldte Hubble GOODS North-felt, som er et af de mest intensivt udforskede områder af himlen.
Gabriel Brammers og hans kolleger granskede datasættet fra GOODS North-feltet i en anden sammenhæng, da en lille lysende plet fangede deres opmærksomhed.
Det var GNz7q.
»Faktisk er der mange forskere, der tidligere har bemærket lyset fra GNz7q. Men hidtil har man troet, at det blot var en lysende galakse eller en hvid dværgstjerne. Der er ingen, der har undersøgt det nærmere, men det gjorde vi,« forklarer Gabriel Brammer.
Gennem målingerne fra rumteleskopet Hubble og fra teleskoper her på Jorden, fandt forskerne ud af, at GNz7q var en mærkelig fætter, der havde en kvasars rødlige glød, men ikke lyste helt nok til at være 100 procent kvasar.
Ikke bare et heldigt tilfælde
Forskerholdet bag det nye kosmologiske objekt mener ikke, at fundet af GNz7q bare er et heldigt og sjældent tilfælde.
»Vi tror, at denne type objekter, der er halv kvasar og halv stjernedannende galakse, er mere almindelige, end man hidtil havde regnet med,« fortæller Gabriel Brammer.
Forskerne håber derfor også, at de kan booke en tid på James Webb-teleskopet, så de kan finde flere hybrid-objekter som GNz7q og undersøge deres nuværende fund i endnu større detaljegrad.
»Vi har endnu ikke planlagt en observation med James Webb. Men vi håber, at vi kan få en tid indenfor et års tid,« lyder det fra Gabriel Brammer.
