Svarte hull er blant de mest voldsomme, tunge og kompakte fenomenene i verdensrommet.

Men funnet av det svarte hullet kommer neppe til å omskrive Guinness rekordbok, for det er verken det tyngste, letteste, største eller minste.

Det svarte hullet ser derimot ut til å være nokså middelmådig rent størrelsesmessig, og det er nettopp derfor det vekker begeistring blant forskere. De har nemlig lenge vært på jakt etter mellomstore svarte hull.

les også

Nye bilder viser deler av universet som vi aldri har sett før

– Mellomstore svarte hull er utrolig vanskelige å finne, men de er veldig viktige for forståelsen av svarte hull og av hvordan galakser vokser og utvikler seg, forteller Charlotte Angus, som er forsker ved Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.

Hun er hovedforsker bak den nye studien som nettopp beskriver funnet av det så langt ukjente svarte hullet som befinner seg i en mindre galakse – en dverggalakse – relativt tett på vår egen galakse, Melkeveien.

Svart hull spiste en stjerne

Hvis du ikke har full oversikt over svarte hull, er det kort fortalt snakk om ekstremt tunge og sammenpressede objekter som finnes ute i verdensrommet. Tyngdekraften fra svarte hull er så voldsom at de suger til seg alt – gass, planeter og hele stjerner blir spist.

Problemet for astronomer er at de svarte hullene – som navnet antyder – er kullsvarte og ikke lar seg observere direkte. I den nye studien oppdaget forskerne bare det svarte hullet fordi en stjerne var så uheldig å komme for tett på.

– Da det skjedde, ble en del av den uheldige stjernen spist av det svarte hullet. Og mens det svarte hullet spiste, produserte det lys, og det var derfor vi kunne oppdage det, forklarer Angus.

Lyset og strålingen som lages når svarte hull spiser stjerner, kalles også for Tidal Disruption Events (TDE). Noen forskere har beskrevet TDE som en slags lysrap som sendes ut av svarte hull mens de fortærer måltidet sitt.

Setter fart på lyset

Lyset fra den uheldige stjernen som ble fortært av det svarte hullet, ble oppdaget med teleskoper fra The Young Supernova Experiment – et forskningsprosjekt som er på jakt etter kosmiske eksplosjoner og forbigående begivenheter på himmelen.

– Prosjektet har en unik strategi fordi man observerer den samme biten av himmelen som andre forskningsgrupper. Med begge datasett kan man veldig presist si når noe nytt dukker opp, forklarer Charlotte Angus.

Da den nyoppdagede TDE-en – altså den kosmiske rapen fra det svarte hullet – dukket opp på himmelen, gikk det kort tid før den nådde sin maksimale lysstyrke, før den raskt krympet.

– Det spesielle vet denne TDE-en er at det er en av de raskeste forskere har sett. Vanligvis dukker lyset fra en TDE opp på himmelen, og så kan det ta ukevis før lyset når sin maksimale styrke. Men her gikk det raskt – det tok bare 13 dager, sier Giorgos Leloudas, som forsker på svarte hull.

Forteller om størrelsen

At det tok så kort tid før TDE-en nådde sin maksimale lysstyrke, er viktig informasjon for forskerne fordi det sier noe om størrelsen på det svarte hullet som lager lyset.

– Når det går raskt, vil det svarte hullet antagelig være ganske lite. Samtidig har vi med to andre metoder kommet fram til at det er snakk om et svart hull i den mellomstore klassen, sier Charlotte Angus.

Giorgos Leloudas påpeker imidlertid at man ikke kan være helt sikker.

– Vi har aldri før sett et svart hull i mellomstørrelse. Det finnes noen usikre observasjoner, og i praksis kan vi bare snakke om kandidater. Det gjelder også i den nye studien, sier Leloudas.

Størrelsen er usikker

Giorgos Leloudas understreker imidlertid at den nye studien er basert på flere uavhengige modeller og regnemetoder, noe som er en styrke.

– Vi forventer at det finnes mellomstore svarte hull i slike dverggalakser. Men vi kan ikke være sikre, sier han.

Likevel understreker han at den nye studien er spennende og et viktig skritt i jakten på mellomstore svarte hull.

Både store og små

Men hvorfor er astronomene så opptatt av å finne de middelmådige svarte hullene?

– Det er ekstremt viktig å finne mellomstore svarte hull for å forstå hvordan svarte hull og galakser utvikler seg, påpeker Giorgos Leloudas.

Han forklarer at astronomene for lengst har funnet svarte hull som enten er gigantiske eller «små»:

• De supermassive finnes for eksempel i midten av mange galakser, også Melkeveien. De kan være millioner eller milliarder ganger så tunge som solen. Det var en av disse gigantene som ble avbildet i 2019.
• Svarte hull i samme vektklasse som stjerner, er de minste. De blir skapt når en gammel stjerne kollapser. De er i samme størrelsesorden som stjerner: omkring 3–100 ganger tyngre enn solen, ifølge Leloudas.

De må eksistere

– Vi kjenner de kjempestore svarte hullene og de helt små. Men vi forventer helt klart også at det må finnes noen i mellomstørrelse. For hvordan skulle kjempene ellers ha blitt så store? De må ha vokst og vært i mellomstørrelse, sier Leloudas.

Professor Jens Hjorth, som også er en av forskerne bak den nye studien, påpeker at en teori går ut på at det finnes en sammenheng mellom størrelsen på en galakse og størrelsen på det svarte hullet den har i sentrum.

– Det ser ut til at store galakser har store svarte hull. Og da er det logisk at vi finner et mellomstort svart hull i en dverggalakse, sier Hjorth, som er professor ved Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.

– Det handler om store spørsmål som hvordan galakser blir dannet. Så vi håper på flere slike observasjoner, avslutter han.

Reference:

C. R. Angus mfl.: A fast-rising tidal disruption event from a candidate intermediate-mass black hole. Nature Astronomy, 2022. (Sammendrag) DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-022-01811-y

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no. Les originalsaken på videnskab.dk her.