Ved hjælp af data fra rumteleskopet Hubble har forskere opdaget forstadiet til et sort hul i det tidlige univers. (Foto: NASA)

Forskere opdager forstadie til et sort hul i det tidlige univers

mandag 02 maj 22

Kontakt

Georgios Magdis
Lektor
DTU Space

Supermassive sorte huller

Sorte huller er blandt de mest mystiske og fascinerende objekter i universet. Det er kompakte, kosmiske objekter med en ekstremt intens tyngdekraft. Intet, end ikke lys, kan undslippe fra dem.

 

Sorte huller kan formes, når store, massive stjerner går til, og de har typisk en masse eller 'vægt' svarende til 3-10 gange solens masse eller 'vægt' (solmasser).

 

Supertunge sorte huller er sorte huller, som er ufatteligt tunge. De har masser eller 'vægt', der er millioner til milliarder gange større end solens masse.

 

Et supermassivt sort hul antages at være i centrum af næsten alle galakser, inklusive vores Mælkevej. Men deres oprindelse og dannelse er et åbent forskningsfelt. Nuværende teorier forudsiger, at supermassive sorte huller vokser ved tilvækst af stof og/eller ved at smelte sammen med andre sorte huller, og at de spiller en afgørende rolle i galaksers livscyklus. I 2019 offentliggjorde Event Horizon Telescope-samarbejdet det første billede nogensinde af et supermassivt sort hul, som ligger i centrum af M87-galaksen 55 millioner lysår fra Jorden.

For første gang er det lykkedes forskere at observere forstadiet til et supertungt sort hul født i det tidlige univers kort efter Big Bang.

Et særligt kosmisk objekt fra universets tidlige epoke realtivt kort efter Big Bang er blevet identificeret af et internationalt forskerteam ledet af astrofysikere fra DTU Space på DTU og Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet. De har identificeret en fjernt objekt for første gang, hvis egenskaber ligger mellem dem som kendetegner en galakse og en såkaldt kvasar.

“Objektet kan betragtes som forstadiet eller forfaderen til et supertungt sort hul, og det blev dannet relativt kort tid efter Big Bang. Ud fra computersimuleringer var det forventet, at objekter af denne type kunne eksistere, men det er første gang, at det rent faktisk er lykkedes at observere det,” siger lektor og forsker på DTU Space Georgios Magdis, som har bidraget til det videnskabelige arbejde bag den nye opdagelse.

Det nyligt opdagede objekt, som forskerholdet har døbt GNz7q, blev dannet cirka 750 millioner år efter Big Bang, der er alment anerkendt som begyndelsen på universet. Big Bang fandt sted for cirka 13,8 milliarder år siden.

Den nye opdagelse er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature med Georgios Magdis blandt forfatterne.

”Det observerede objekt udgør et bindeled mellem to populationer af sjældne objekter, nemlig støvede stjerne-dannende galakser og lysintensive kvasarer. Dermed åbner fundet for en ny forståelse af, hvordan supertunge sorte huller blev dannet med stor hastighed i det tidlige univers,” siger lederen af studiet og førsteforfatter til Nature-artiklen, Seiji Fujimoto, som er postdoc på Niels Bohr Institutet.

Opdaget med rumteleskopet Hubble

Opdagelsen er sket takket være data fra rumteleskopet Hubble, der drives af ESA og NASA.

Placeringen i rummet betyder, at Hubble kan kigge længere ud i universets dybder, fordi instrumenterne ikke bliver forstyrret af forurening eller skiftende vejrforhold som teleskoper på jorden.

Inden for astronomien er det at kigge over større afstand ensbetydende med, at man kan foretage observationer længere tilbage i tiden.

Gåden om de supertunge sorte huller

Opdagelsen er knyttet til en særlig type kvasarer, som er ekstremt kraftigt lysende objekter.

Billeder fra Hubble og andre teleskoper har afdækket, at kvasarer opstår i centrum af galakser. Værtsgalaksen for GNz7q er en intensiv producent af nye stjerner. De mange nye stjerner danner kosmisk støv, som de opvarmer. Støvet gløder i det infrarøde område og gør GNz7q’s værtsgalakse meget lyskraftig. 

Det er et mysterium, hvordan supertunge sorte huller opstår og vokser i det tidlige univers. Teoretikere har forudset, at disse sorte huller undergår en tidlig fase af hastig vækst: et objekt, som er rødfarvet af støv, opstår fra en stærkt støv-formørket stjernedannende galakse og udvikler sig til et kraftigt lysende, ikke-formørket objekt ved at udstøde omgivende gas og støv.

Der er tidligere observeret kraftigt lysende kvasarer i universets tidligste perioder, men det er hidtil ikke lykkedes at observere overgangsfasen, hvor både det sorte hul og dets stjerne-dannende værtsgalakse vokser kraftigt. Samtidig stemmer de observerede egenskaber godt overens med de teoretiske simuleringer.

Det taler for, at GNz7q er det første eksempel på den hurtige overgangsfase for et sort hul i kernen af en stjernedannende galakse – og altså dermed et forstadie til et senere supertungt sort hul.

Gemte sig for næsen af forskerne

Overraskende nok blev GNz7q fundet i det såkaldte Hubble GOODS North-felt, som er et af de mest intensivt udforskede områder af himlen.

Nu mener forskerne, at der muligvis er flere af denne type objekter, end man hidtil har regnet med. Forskerholdet håber nu at få mulighed for at lede efter flere objekter, der ligner GNz7q, blandt andet ved hjælp af rumteleskopet James Webb, som drives af ESA, NASA og den canadiske rumorganisation CSA.

”Rumteleskopet James Webb vil gøre det muligt at karakterisere disse objekter og beskrive deres udvikling og den underliggende fysik langt mere detaljeret. Når Webb er i fuld drift, vil teleskopet være i stand til at fastslå, hvor almindelige disse hastigt voksende sorte huller i virkeligheden er,” siger Seiji Fujimoto.

Georgios Magdis og Seiji Fujimoto bidrager begge til Cosmic Dawn Center (DAWN), som er et samarbejde mellem Niels Bohr Institutet og DTU Space. DAWN-forskerne kommer også til at bruge data fra James Webb, når teleskopet om kort tid tages i brug i rummet.

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.