Supermassive sorte huller dræber deres værtsgalakser

10 milliarder lysår fra os langt ude i verdensrummet finder vi gamle, fuldt udviklede massive galakser. Teleskoper afslører, at nogle af dem er ekstremt aktive og vedbliver med at danne nye stjerner. Andre er derimod døde og blev tilsyneladende allerede dræbt kort efter deres skabelse.

Nu har en dansk ph.d.-studerende og hendes kollegaer fundet en forklaring på, hvorfor disse urtidsgalakser har fået så forskellige skæbner. De har kort sagt fundet morderne – dem der slog de mange galakser ihjel.

»De døde galakser har det til fælles, at de rummer et aktivt supermassivt sort hul i centret. Hvis kernen er aktiv, betyder det, at det sorte hul udsender så kraftig stråling, at det kan blæse galaksen fri for det støv og gas, som galaksen normalt danner nye stjerner af. Det får galakserne til at sygne hen,« siger Karen Pardos Olsen, der som ph.d.-studerende ved Dark Cosmology Centret under Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet har været primus motor i studiet.

Det dybeste røntgenbillede nogensinde

Forskergruppen er nået frem til deres opdagelse ved hjælp af røntgensatellitten Chandra X-ray Observatory. Ved at stirre på det samme område af himlen i sammenlagt fire millioner sekunder, har teleskopet formået at lave det dybeste røntgenbillede af universet.

På det fremkomne billede har forskerne spottet de galakser, der eksisterede for 10 milliarder år siden og efterfølgende inddelt dem i to kategorier: Den ene rummer de galakser, der tydeligvis dannede nye stjerner, den anden huser alle de galakser, der ikke gjorde. De galakser, der var blottede for stjernedannelse, viste sig alle at have et aktivt supermassivt sort hul i centret.

»Vi kunne se de sorte huller, fordi de opvarmer en omgivende skive af varm gas til ekstremt høje temperaturer. Opvarmningen får gassen til at udsende stråling i mange forskellige bølgelængder, deriblandt røntgen som teleskopet kunne opsnappe,« siger Karen Pardos Olsen.

Computermodeller skal opgraderes

At de sorte huller har så meget magt over deres vært skyldes, at den omkringliggende skive udsender røntgenstråling, der bevæger sig ud gennem galaksen.

Alt det gas og støv, der allerede befinder sig i galaksen, eller som falder ind på den ude fra verdensrummet, bliver varmet op og blæst væk – og det er netop de to ingredienser, stjerner ellers bliver skabt af.

Når galaksen ikke får erstattet sine gamle døende stjerner med nye, ender den som et stort vrag i universet.

Vi har altid været opdagelsesrejsende. Da vi i tidernes morgen kendte vores landsby, rejste vi ud i Europa, hvorefter vi kortlagde hele vores planet. Da vi kendte vores plads på Jorden, sendte vi de første sonder ud i verdensrummet og forstår nu vores planet som et unikt sted i det solsystem, vi bor i. Nu prøver vi at finde ud af, om vores egen spiralgalakse er noget særligt i forhold til alle de andre galakser derude.

Lektor Sune Toft, NBI, KU.

»Man har længe haft en mistanke om, at det var sådan, det hang sammen – vi er de første, der rent faktisk har observeret det tegn på det så tidligt i universets levealder,« siger Karen Pardos Olsen.

Vores egen galakse lægger krop til

I hvor høj grad et supermassivt sort hul har magt over sin værtsgalakse, vil vi kunne studere fra nærmeste hold, når vores egen galakse Mælkevejen om ca. fire milliarder år kolliderer med nabogalaksen Andromeda. Sammenstødet vil fremprovokere en voldsom stjernedannelse i den nyskabte galakse, der ifølge modellerne vil få en aktiv galaksekerne.

»Takket være vores nye, dybere forståelse af galaksedannelse og udvikling vil vi fremover bedre kunne afgøre, hvorfor galakserne ser ud, som de gør. Hvorfor nogle forbliver aktive, mens andre dør ud,« siger Karen Pardos Olsen.

Den nye opdagelse forbedrer de computermodeller, man hidtil har brugt til at beskrive galaksernes udvikling. Ifølge modellerne burde alle galakser blive ved med at producere stjerner gennem deres udvikling, i modstrid med virkeligheden. Nu, hvor man kan tage højde for de sorte hullers indflydelse, er der bedre overensstemmelse mellem teori og observation, og det gør, at man kan stole mere på deres forudsigelser om fremtiden.

Opdagelsen er netop publiceret i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Astrophysical Journal. Forskerne bag opdagelsen er: Karen P Olsen, Jesper Rasmussen, Sune Toft og Andrew W. Zirm.