Unik hændelse i rummet: Sort hul er ved at ‘spise’ gassky

»Det er den slags videnskab, der sikkert giver en nobelpris om nogle år.«

Så mundret udtaler professor Steen H. Hansen sig om observationen af en gassky, der er ved at blive opslugt af Mælkevejens supermassive sorte hul. Steen H. Hansen er ansat ved Niels Bohr Institutets Dark Cosmology Centre på Københavns Universitet og forsker til daglig i mørk energi.

Det er forskere fra Max-Planck Instituttet i Tyskland, der ved hjælp af observationer fra European Southern Observatory’s (ESO) Very Large Telescope, har gjort opdagelsen af den unikke hændelse, der er ved at finde sted.

Gasskyen vejer tre gange mere end Jorden og har retning direkte mod det sorte hul midt i vores egen galakse, Mælkevejen. Det sorte hul har en masse, som er fire millioner gange større end Solen. Ingen ved, præcist hvad der sker, når gasskyen rammer det sorte hul i 2013, men ESO gætter på, at den vil blive opvarmet og derfor udsende røntgenstråler. Det giver mulighed for nogle helt nye observationer.

»Det her er virkelig en ’once in a lifetime’ begivenhed. Jeg havde ikke troet, at vi ville se det ske i vores levetid,« siger professor Marianne Vestergaard, som også er ansat ved Dark Cosmology Centre og forsker i sorte huller.

Giver mulighed for helt nye observationer

Det, der gør hændelsen så unik, er, at vi aldrig har set en gassky blive opslugt af et sort hul før. Når det sker i andre galakser, er det nemlig kun muligt at observere, efter at hændelsen har fundet sted.

Men fordi dette sker for vores eget sorte hul i Mælkevejens galaksekerne, og fordi det er lykkedes at fange gasskyen på kamera, før den rammer hullet, kan vi se det ske fra start til slut. Og det betyder, at vi kan lave observationer, som aldrig tidligere har været mulige.

»Det er jo ikke fordi, denne begivenhed er tæt på os som sådan, men det er det tætteste på, vi kan komme. Det giver os nogle unikke muligheder for at se detaljerne i processen og teste fysiske processer i ekstreme tyngdefelter, som det ellers ikke er muligt at teste på Jorden eller i vores solsystem,« siger Marianne Vestergaard.

Kan give indsigt i en skjult proces

Selvom forskerne ved, at sorte huller eksisterer, ved de meget lidt om de processer, der sker i dem. Et sort hul er en kompakt ansamling af materiale, som er så tæt, at end ikke lys kan udsendes fra dens ’overflade’, og derfor kan sorte huller af gode grunde ikke observeres. De stjæler simpelthen alt lys i nærheden af sig.

Gasskyen, der ligger i en banekurve med retning direkte mod det sorte hul, er allerede nu oplyst af det stærke ultraviolette lys fra de omkringliggende stjerner. Når gasskyen og det sorte hul tørner sammen med start i år 2013, vil gasskyen sandsynligvis blive opvarmet så meget, at den begynder at udsende røntgenstråling, som kan ses med røntgenkameraer i rummet. Dermed kan forskerne følge, hvordan det sorte hul lapper gasskyen i sig fra start til slut.

Sammenstødet vil for eksempel kunne give forskerne detaljer om, hvordan gassen falder ned på det sorte hul. Lyset fra andre sorte huller i fjerne, lysstærke galakser har givet fingerpeg om, at gasserne falder ned på en slags skive omkring det sorte hul, som de roterer i, inden de falder ind i hullet – men vi ved stadig meget lidt om, hvordan detaljerne i processen foregår, når materialet falder ned i det sorte hul.

Hændelsen vil blandt andet kunne give svar på:

• Hvordan gassen fordeler sig, når den falder ind i det sorte hul – falder gassen rent faktisk ned på en skive om hullet, eller falder den snarere direkte ned i det sorte hul?
  
• Med hvilken hastighed falder gassen ind i hullet?
  
• Fra hvor mange dimensioner bliver gasskyen ’spist’ af det sorte hul? Hvis gassen for eksempel falder ned på en skive, er der tale om to dimensioner.
  
• Hvordan bliver gasskyen opvarmet, når den bliver opslugt af det sorte hul?
  
• Hvornår bryder gasskyen op, idet den nærmer sig det sorte hul?
  
• Hvor meget af energien fra gasskyen bliver opslugt af det sorte hul, og hvor meget bliver udskilt som stråling? Man regner med, at cirka halvdelen af energien bliver udskilt som røntgenstråling, fordi der sker så stor opvarmning.
  
• Hvilke relativistiske effekter kan vi se i den stråling, der udsendes, når skyen falder ind og ned i det sorte hul?

Lige nøjagtig nok til at gøre os klogere

Det sorte hul i vores galaksekerne er et supermassivt sort hul, som ligger 26.000 lysår fra Jorden. Mens almindelige sorte huller har en masse som en stjerne, har supermassive sorte huller en masse, der svarer til milliarder af stjerner.

Forskerne formoder, at der findes et supermassivt hul i alle galaksers kerne, men da der findes uendeligt mange galakser, er det ganske enkelt umuligt at teste den teori. Selvom de har studeret stjernernes banebevægelse om Mælkevejens supermassive sorte hul intenst i over 20 år, fandt de først bevis for, at det findes i 2008 – så selv den viden er relativt ny.

De fleste supermassive sorte huller har ikke noget gas, der falder ind i dem, og derfor siger man, at de ikke er ’aktive’ – eller at de ikke er del af en ’aktiv galaksekerne’. Vores eget sorte hul er ligesom de fleste og har ikke ret meget gas liggende omkring sig og bliver derfor heller ikke regnet for at være aktiv.

I en aktiv galaksekerne falder gassen næsten konstant ind i det supermassive hul og udsender store mængder røntgenstråling, kraftig UV-stråling og visuel stråling. Derfor kan Mælkevejens sorte hul ikke pludselig regnes for aktivt, bare fordi det spiser en enkelt lille gassky.

Til gengæld kan det gøre os meget klogere.

»Nu har vi muligheden for at se, hvad der sker fra start til slut ved en enkelt begivenhed som denne. Hvis vi havde muligheden for at studere en aktiv galaksekerne lige så tæt på, ville det være svært at se noget, fordi dataene fra de mange forskellige begivenheder ville blande sig sammen. Men her ved vi, hvor dataene stammer fra, fordi der kun er tale om en enkelt begivenhed,« siger Marianne Vestergaard.

Einsteins relativitetsteori kan testes

I videoen i starten af artiklen kan du se ESO’s illustration af, hvordan forskerne tror, det kommer til at se ud, når gasskyen rammer det sorte hul. Men i virkeligheden er det netop den slags antagelser, man kan teste, når gasskyen når sit mål om et par år. Ifølge Marianne Vestergaard vil man nemlig kunne teste helt basale dele af Einsteins relativitetsteori, når man får mulighed for at se gassen komme i kontakt med det sorte huls ekstreme tyngdefelt. Det er blandt andet den teori, fysikernes modeller er lavet ud fra, og den har ikke tidligere været mulig at teste under så ekstreme forhold.

Lige nu bevæger gasskyen sig med 2.350 kilometer i sekundet, eller 8 millioner km/t, og det er en fordobling i forhold til for syv år siden. Men den hastighed vil kun stige eksponentielt, jo tættere gasskyen kommer på det sorte hul, fortæller Marianne Vestergaard:

»Hastigheden stiger bare lige nu, og det vil den blive ved med frem til kollisionen. For at bevare den samme mængde energi, vil hastigheden være lille, når afstanden er stor, og når afstanden bliver lille, bliver hastigheden stor. Jo tættere gasskyen kommer på, jo mere stiger hastigheden.«

Vi må ikke lade chancen gå forbi os

Om dette er den slags videnskab, der udløser en nobelpris, vil Marianne Vestergaard modsat sin kollega Steen H. Hansen ikke spå om. Til gengæld tør hun godt love, at der er potentiale for en række priser, hvis ellers forskerne tager de rigtige skridt fra nu af.

»På nuværende tidspunkt har de ikke gjort noget særlig fantastisk, ud over at holde øje med gasskyens bevægelse – de har været ekstremt heldige at finde den og at fange den på det rigtige tidspunkt. Det helt afgørende bliver, hvilke målinger de sætter i gang nu, og hvad de får ud af dem,« siger Marianne Vestergaard og fortsætter:

»Vi kan måske godt se noget ske, men hvis vi ikke tager de rigtige målinger, er det næsten ligegyldigt. Vi får brug for knivskarpe målinger, så vi kan få svar på, hvad det er der sker, når en klump gas bliver opslugt af et sort hul. Det er så sjældent, vi i astronomien ser noget ske for øjnene af os, så det er ikke en chance, vi må gå glip af.«