Et av de første bildene fra romteleskopet Euclid, som ble skutt opp i 2023. Dette er spiralgalaksen IC 342.(Foto: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO)
Supermassive sorte hull som kolliderer, en ny brikke for å forstå «krisen i kosmologien» og bilder som åpenbarer en hittil ukjent æra i universet. Her er noe av det største som skjedde i romforskningen i 2023.
Etter mange år med leting, ble det i 2015 endelig oppdaget at gravitasjonsbølger finnes. Dette er krusninger i selve romtiden: Romtiden blir trykket sammen og dratt ut i bølger.
I år ble en ny klasse med gravitasjonsbølger sannsynligvis målt for første gang:
ILLUSTRASJONSBILDE: Dette bildet viser hvordan det kan se ut når to supermassive sorte hull kolliderer i to galakser som krasjer sammen. Disse sorte hullene finnes i midten av galaksen UGC 4211, og er ikke de samme som kanskje er målt i pulsar-forsøket.(Grafikk: ALMA ESO/NAOJ/NRAO; M. Weiss NRAO/AUI/NSF (CC BY 3.0))
Det må ekstremt massive hendelser til for å kunne måle gravitasjonsbølger. Hvis ikke, blir bølgene for svake til at de kan måles. Svake er de uansett, og det krever noen av de mest presise instrumentene som noen gang er laget, for å måle dem.
Til nå er det målt mange kollisjoner mellom sorte hull eller nøytronstjerner med LIGO og VIRGO - gravitasjonsbølgedetektorene som gjorde oppdagelsen i 2015 mulig. Dette samarbeidet vant nobelprisen i 2017.
I år annonserte en forskergruppe at de kanskje har målt noen helt andre beist: Supermassive sorte hull som kolliderer.
Mens de første kolliderende sorte hullene var svært massive og veide omtrent det samme som 36 og 29 ganger vår egen sol, er supermassive sorte hull noe helt annet. De er mer enn 100.000 til mange millioner ganger massen til vår egen sol.
Det er sannsynligvis snakk om supermassive sorte hull i midten av hele galakser som kolliderer over lange tidsskalaer. Gravitasjonsbølgene disse kollisjonene skaper, er enorme.
De er så store at det kan ta tiår før en bølge har passert jorden. Dette er det umulig å måle med utstyr på jorden, så forskere har undersøkt flere titalls pulsarer over 15 år.
Pulsarer er stjerner som ligger langt fra oss og roterer fryktelig fort. De sender ut stråler med radiobølger. Disse strålene treffer jorden med regelmessige intervaller, og det er ekstremt presist. Små avvik i disse signalene avdekker disse enorme bølgene i romtiden - med forbehold.
Målingene har ikke nådd den høyeste vitenskapelige standarden for statistisk sikkerhet ennå. Derfor kan det så langt ikke kalles en sikker oppdagelse, men de er på god vei. Les mer om denne studien på forskning.no.
Illustrasjonsbildet over viser hvordan det kan se ut når to supermassive sorte hull kolliderer i to galakser som krasjer sammen. Disse sorte hullene er ikke de som kan ha blitt målt i pulsar-forsøket.
Stjernen RS Puppis, som er en kefeide. Denne finnes i vår egen galakse, Melkeveien. Men det er denne stjernetypen som er viktig for å anslå enorme avstander i rommet.(Foto: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team)
En ny brikke i forståelsen av krisen i kosmologien
Universet utvider seg, men ingen vet akkurat hvor fort det går. Hastigheten kalles Hubbles konstant, og det er flere måter å komme fram til dette tallet på.
Forskjellige, uavhengige metoder burde likevel gi det samme svaret, men svarene spriker så mye at det er statistisk signifikant. Dette er et åpent problem som romforskere har jobbet med i mange år.
Enten er det en alvorlig målefeil et sted, eller så er det noe med fysikken bak dette som ennå ikke er forstått - noe som kan åpne nye dører i forståelsen av universet. Dette kalles «krisen i kosmologien».
I 2023 har forskere prøvd å snevre inn mulige målefeil for å undersøke nøyere hvor avviket ligger. James Webb-teleskopet har blitt brukt til å gjøre nye målinger av kefeider i forskjellige galakser - en stjernetype som er sentral for å kunne slå fast avstander i rommet. Bildet over viser kefeiden RS Puppis, som er i vår egen galakse, Melkeveien.
Spørsmålet er om tidligere målinger fra Hubble-teleskopet har vært feil på noe vis, men det var de ikke, ifølge de nye resultatene.
Dette er en viktig del av puslespillet for å komme fram til sikre anslag på Hubbles konstant. Nå foregår et systematisk arbeid for å gjøre målingene så sikre som mulig.
Men det betyr at mysteriet egentlig er større enn før.
Slik ser hestehode-tåken ut gjennom Euclids linse. Den er rundt 1375 lysår unna, og er skyer av støv og gass.(Bilde: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO)
De første bildene fra romteleskopet Euclid
I 2023 ble romteleskopet Euclid skutt opp. Terje Wahl, avdelingsleder ved Norsk romsenter, trekker fram de første bildene fra teleskopet som et av årets høydepunkter.
Teleskopet har vært planlagt i mange år, og det er sendt opp av Den europeiske romfartsorganisasjonen (ESA). Norske forskere har vært involvert i dette prosjektet siden 2008 og har fortalt forskning.no hvordan de skal bruke teleskopet framover.
Teleskopet ble skutt opp i juli, og de første bildene fra teleskopet ble vist i november.
Etter noen innkjøringsproblemer viste det seg at teleskopet fungerte svært godt og at de første bildene ble både skarpe og tydelige. Bildet over viser hestehode-tåken, slik den ser ut gjennom Euclids linse. Den er rundt 1.375 lysår unna og er skyer av støv og gass.
– Selv om
vitenskapelige resultater fra EUCLID ikke foreligger ennå, så har på en måte romsenteret og ESA gjort sin del av jobben nå. Nå er det opptil forskerne å
drive vitenskapelig innhøsting i årene framover, skriver Wahl til forskning.no i en epost.
– Nå står den klar til å kverne ut resultater. Vi venter i spenning.
Euclid skal brukes til å kartlegge store strukturer i universet, som hvordan store samlinger med milliarder av galakser fordeler seg og utvikler seg i universet.
Dette henger sammen med både mørk energi, den teoretiske størrelsen som beskriver universets økende utvidelse og mørk materie - den usynlige, men svært godt dokumenterte massen som bør finnes ute i galaksene.
Annonse
The Event Horizon Telescope (EHT) — a planet-scale array of eight ground-based radio telescopes forged through international collaboration — was designed to capture images of a black hole. In coordinated press conferences across the globe, EHT researchers revealed that they succeeded, unveiling the first direct visual evidence of the supermassive black hole in the centre of Messier 87 and its shadow. The shadow of a black hole seen here is the closest we can come to an image of the black hole itself, a completely dark object from which light cannot escape. The black hole’s boundary — the event horizon from which the EHT takes its name — is around 2.5 times smaller than the shadow it casts and measures just under 40 billion km across. While this may sound large, this ring is only about 40 microarcseconds across — equivalent to measuring the length of a credit card on the surface of the Moon. Although the telescopes making up the EHT are not physically connected, they are able to synchronize their recorded data with atomic clocks — hydrogen masers — which precisely time their observations. These observations were collected at a wavelength of 1.3 mm during a 2017 global campaign. Each telescope of the EHT produced enormous amounts of data – roughly 350 terabytes per day – which was stored on high-performance helium-filled hard drives. These data were flown to highly specialised supercomputers — known as correlators — at the Max Planck Institute for Radio Astronomy and MIT Haystack Observatory to be combined. They were then painstakingly converted into an image using novel computational tools developed by the collaboration.
Altfor store sorte hull – altfor tidlig?
James Webb-teleskopet kan også ha vært med på å kaste lys over et mysterium i det tidlige universet i 2023.
Det finnes svært mange supermassive sorte hull i universet i dag, og det er tenkt at de finnes i midten av galakser flest. Teoriene sier at disse gigantiske sorte hullene har hatt mange milliarder år på å vokse seg så store, men de finnes også i det tidlige universet.
Dette er sorte hull som er mange millioner ganger så massive som vår egen sol.
Det finnes mange supermassive sorte hull i det tidlige universet, men har disse vokst fra rester etter kollapsede stjerner? Eller har de blitt til ved at støv og gass har kollapset til sorte hull som så har vokst seg større?
Basert på en forskningsartikkel publisert i 2023, er kanskje det siste mest aktuelt. Her dokumenterer forskerne et sort hull som er for stort for dette tidspunktet i universets historie, basert på hvor mye tid det har hatt på seg til å vokse.
Dette kan bety at det aldri har vært en massiv stjerne som var opphavet til de svært tidlige sorte hullene, men støv og gass som kollapser direkte.
Sånn kan ikke sorte hull bli til i dagens univers, men James Webb-teleskopet har åpnet døren til en æra av universets historie som er noe helt annet enn det vi ser rundt oss nå, forteller astronom Håkon Dahle ved Universitetet i Oslo (UiO).
– Forholdene er så annerledes at vi ikke kan bruke fysiske forhold i galakser vi ser i dag, til å sammenligne med, sier han til forskning.no.
Håkon Dahle trekker fram disse resultatene som spesielt interessante i år. Forskerne har brukt målinger fra både James Webb og Chandra-teleskopet til å dokumentere et digert sort hull som stammer fra rundt 500 millioner år etter big bang.
Dette kan bety at de supermassive hullene ble til først, og så vokste galaksene vi ser i dag rundt gigantene i midten. Alternativet er at de tidlige galaksene fôret de sorte hullene så de vokste seg større og større.
Bilder:
To supermassive sorte hull kolliderer i to galakser som krasjer sammen. Grafikk: ALMA ESO/NAOJ/NRAO; M. Weiss NRAO/AUI/NSF (CC BY 3.0)
Annonse
Stjernen RS Puppis, som er en kefeide. Foto: NASA/ESA/The Hubble Heritage Team
Slik ser hestehode-tåken ut gjennom Euclids linse. Foto: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO
Den første avbildningen av et supermassivt sort hull. Dette er i midten av galaksen M87 - og det er gigantisk. Det er beregnet til å være flere milliarder ganger mer massivt enn vår egen sol. Illustrasjonsbilde: Event Horizon Telescope Collaboration
