Galakser er fantastiske størrelser. De består av gass, støv og milliarder av stjerner og solsystemer. De beveger seg ofte som en spiral, bundet sammen av tyngdekraft. 

Inne i sentrum av galaksene er det en kollapset stjerne med en så voldsom masse at ikke engang lys slipper unna gravitasjonsfeltet. De kalles derfor for sorte hull.

Nå viser en ny undersøkelse at de sorte hullene også påvirker hvor mange stjerner det er i galaksen. De sorte hullene sender ut så kraftige røntgenstråler at de påvirker partiklene i galaksen, som en slags vind. 

Mye gass vil dermed blåses ut av galaksen, i stedet for å bli til stjerner. 

– Det er ganske fantastisk. Det er første gang vi har solide data som viser at sorte hull påvirker innholdet i galaksen. Det gir en dypere forståelse av hvorfor universet ser ut som det gjør, sier Finn Erland Christensen, seniorforsker på DTU Space. Han er en av forskerne som står bak den nye undersøkelsen, som er publisert i det anerkjente tidsskriftet Science. 

Færre stjerner 

Stjerner dannes normalt ved at enorme skyer av gass og støv kollapser på grunn av tyngdekraften. Siden sorte hull blåser gass ut av galaksen, dannes færre stjerner, konstaterer ph.d.-student Andreas Skielboe. 

– Vi har observert at galakser danner færre stjerner enn de burde ifølge teoriene våre. Vi har spekulert på om de sorte hullene kunne være årsaken. Nå har vi for første gang en bekreftelse av dette. Det er altså viktige nyheter, sier Skielboe, som arbeider ved Niels Bohr-instituttet ved Københavns Universitet. Han har ikke selv vært med på undersøkelsen. 

Ny teknologi banet vei 

Det store teamet av forskere – fra Danmark, Israel, USA, Storbritannia og Italia – studerte røntgenstråler fra en kraftig lysende galakse (en kvasar) ved å bruke to satellitter. 

Den ene satellitten (XMM-Newton) er sendt av opp den europeiske romorganisasjonen ESA, og den andre er en NASA-satellitt som kalles NuSTAR. Den amerikanske satellitten er utstyrt med et røntgenteleskop som er utviklet av blant andre forskere fra Danmark Tekniske Universitet. 

Teleskopet er spesielt følsomt for den «harde» røntgenstrålingen, som kan slippe unna omgivelser omkring et sort hull. Det er denne nye muligheten for observasjoner som har vært nøkkelen til oppdagelsen. 

– Et sort hull suger med sin enorme tyngdekraft til seg store mengder støv og gass fra hele galaksen, og det skaper varme og elektromagnetisk stråling. Den nye teknologien gjør at vi får langt bedre målinger av denne strålingen, sier Finn Erland Christensen. 

En vind av gass 

Ved å analysere energispekteret fra røntgenstrålingen kunne forskerne observere en vind av gass som beveget seg vekk fra det sorte hullet med en fart mellom 30 000 og 90 000 kilometer i sekundet. Det er mellom 10 og 30 prosent av lyshastigheten. 

De kunne regne ut at denne vinden stammer fra den innerste ringen av gass som går i bane omkring det sorte hullet. 

– Man vet at tyngdekraften omkring et sort hull er så kraftig at det krever mye energi å slippe unna. Det mye gass som går i bane rundt det sorte hullet, og det er den gassen som blir slynget ut i galaksen igjen, sier Christensen. 

Et sort hull er en maskin 

Man kan sammenlignes et sort hull med en maskin: Den suger til seg materie, men sender noe av denne materien fra seg, konstaterer Skielboe. 

– Vi er nå at det sorte hullet sender ut så kraftig stråling mye av gassen blåses vekk. Denne gassen ville ellers blitt til nye stjerner, sier Skielboe. 

Andre galakser 

Fortsatt er det bare en enkelt galakse som er undersøkt, påpeker Skielboe. 

– Jeg tror imidlertid de finner lignende data andre steder i universet, sier han. 

Referanse: 

E. Nardini mfl.: Black hole feedback in the luminous quasar PDS 456, Science (2015), DOI: 10.1126/science.1259202 Sammendrag

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.