Forskere har aldri før observert et svart hull bli skapt. (Foto: Vadim Sadovski / Shutterstock / NTB scanpix)
Forskere har aldri før observert et svart hull bli skapt. (Foto: Vadim Sadovski / Shutterstock / NTB scanpix)

Fødselen av et svart hull kanskje observert for første gang noensinne

«Wow, kult!» sier astrofysiker.

Published

En dag i juni 2018 ble en høyst usedvanlig aktivitet registrert i universet, og nå har det kanskje ført til en banebrytende observasjon: fødselen av et svart hull.

Forskere observerte et usedvanlig kraftig lys i teleskopene sine og fant raskt ut at det var lyset fra en stjerne som eksploderte langt borte.

– Jeg tror jeg tenkte «wow, kult» da jeg hørte om observasjonene, sier Ole Eggers Bjælde, astrofysiker og undervisningsutvikler ved Aarhus Universitet.

I går la en forskergruppe ledet av Northwestern University fram sin vitenskapelige artikkel om hendelsen på American Astromical Societys pressekonferanse. Som flere andre forskere har de undersøkt hva det kraftige lyset skyldtes.

Resultatene tyder på at det kan være en nøytronstjerne som roterer. Men det kan også være fødselen av et svart hull.

Hvis forskerne virkelig har vært vitne til det, er det første gang.

Om nøytronstjerner og svarte hull

Et svart hull er et objekt i rommet. Det har en så stor tetthet at det suger til seg all masse: både gass, planeter og stjerner.

Svarte hull er usynlige fordi de også suger til seg lys.

Les mer i artikkelen «Hva er et svart hull?»

Nøytronstjerner være stjerner bygget opp av nøytroner. De er ganske små, men veldig tunge, og de roterer lynraskt.

Oppdagelsen av eksplosjonen

16. juni 2018 ble forskere på Hawaii oppmerksomme på et lys som plutselig dukket opp i data fra de to ATLAS-teleskopene.

– Først trodde det det måtte komme fra Melkeveien, fordi det var så kraftig, sier Ole Eggers Bjælde.

De oppdaget etter hvert at eksplosjonen skjedde 200 millioner lysår unna.

En internasjonal forskergruppe begynte snart å studere det mystiske objektets røntgenstråler.

Her kan du se eksplosjonen om lag 80 dager etter at den fant sted. (Foto: Raffaella Margutti/Northwestern University)
Her kan du se eksplosjonen om lag 80 dager etter at den fant sted. (Foto: Raffaella Margutti/Northwestern University)

Usedvanlig sterkt lys

Det var den eksploderende stjernens særpregede lys som ga forskere verden over en indikasjon om at de hadde vært vitner til fødselen av et svart hull.

– For en vanlig supernova tar det om lag 15–20 dager å oppnå maksimal lysstyrke, men her tok det bare et par dager, sier Jens Hjorth, leder av DARK-senteret ved Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.

For forskerne som holdt øye med universet gjennom teleskopene sine under eksplosjonen, så det ut som om eksplosjonen kom fram av ingenting. Den eksploderende stjernen lyste kraftigere og raskere opp enn vanlige supernovaer.

Forskergruppen bak den nye vitenskapelige artikkelen mener lyset må ha kommet av at en «sentral motor» har forstyrret stjernen. Den sentrale motoren kan være et nytt svart hull.

En vanskelig fødsel

Svarte hull oppstår når stjerner kollapser under sin egen tyngdekraft.

Først imploderer stjernen, noe som danner en nøytronstjerne i sentrum.

Dannelsen av nøytronstjernen vil som går som en sjokkbølge gjennom alle stjernens lag og få den til å eksplodere.

Eksplosjonen kan så – i noen tilfeller – føde et svart hull.

Svarte hull oppstår når kjempestore stjerner eksploderer. Så kanskje er det et svart hull i sentrum av stjerneeksplosjonen, som med sin enorme energi forstyrrer stjernen og får den til å blusse mye kraftigere opp enn vanlige stjerneeksplosjoner.

At lyset også kan stamme fra en nøytronstjerne, er imidlertid også en del av forskernes konklusjon.

Vanskelig å observere svarte hull

Forskere har aldri observert et nydannet svart hull før.

Dels fordi det ikke skjer så ofte. Dels fordi det som regel skjer i områder med masse støv og gass. Støvet og gassen gjør det vanskelig å se noe.

– Denne gangen var det heldigvis ikke så mye støv og gass, så vi kan se masse energi, forklarer Ole Eggers Bjælde. Det er slik forskerne bak den nye studien har kunnet sannsynliggjøre at lyset stammer fra et nytt svart hull.

Den kategorien som denne eksploderende stjernen hører til, heter «fast rising blue optical transient». (Foto: R. Margutti/W.M. Keck Observatory)
Den kategorien som denne eksploderende stjernen hører til, heter «fast rising blue optical transient». (Foto: R. Margutti/W.M. Keck Observatory)

Svart hull eller en nøytronstjerne

Det kan også være at fenomenet en såkalt «nøytronstjerne» som roterer lynraskt omkring seg selv.

– Det er vanskelig for forskerne å se forskjell. Nøytronstjerner og svarte hull er veldig tett beslektet, forteller Bjælde.

For å avgjøre om et objekt er en nøytronstjerne eller et svart hull, må man måle massen. En nøytronstjerne kan maksimum veie 3 ganger så mye som solen.

Både svarte hull og nøytronstjerner er utrolig kompakte. Hvis solen hadde vært like kompakt som en nøytronstjerne, hadde den hatt en radius på 10 kilometer. Hvis den hadde vært like kompakt som et svart hull, ville radiusen vært 3 kilometer.

Det er imidlertid nesten umulig å måle objektets masse på en så stor avstand, og derfor kan ikke forskerne bruke denne metoden.

Gass skjuler utsynet

Det er også en annen årsaken til at forskerne har problemer med å avgjøre hva lyset stammer fra.

Og selv om det er mindre gass i området enn vanlig, er det nok til at det skaper problemer.

– Gassen dekker det svarte hullet eller nøytronstjernen, sier Jens Hjorth.

Den eksploderende stjernen er funnet i en galakse som heter CGCG 137-068. (Foto: The ATLAS team)
Den eksploderende stjernen er funnet i en galakse som heter CGCG 137-068. (Foto: The ATLAS team)

Stråling kan avsløre hemmeligheten

Forskerne som står bak den nye studien, tar utgangspunkt i strålingen fra eksplosjonen.

De har undersøkt flere ulike typer strålinger, blant annet røntgenstråling og radiobølger.

– Fordi forskerne ikke kan måle massen, ser de på fingeravtrykkene i den strålingen som kommer fra eksplosjonen, forteller Ole Eggers Bjælde.

Et svart hull slynger nemlig ut materie i veldig høye hastigheter. Det er dette forskerne kan se fingeravtrykkene av i lyset fra eksplosjonen.

Ved å måle strålingen kan man også framsette en hel tredje teori om opphavet, forteller Bjælde. Strålingen svarer nemlig til det man kan forvente hvis en hvit dverg blir flådd i stykker av et svart hull.

Før eller senere vil mange stjerner i Melkeveien bli svarte hull

Hvis det virkelig viser seg at det forskerne har observert, faktisk er et nytt svart hull, hvorfor er det så viktig? Som nevnt befinner det observerte fenomenet seg omkring 200 millioner lysår unna – langt borte fra vår planet og galakse.

– Det kan fortelle oss om hvordan stjerner dannes, utvikler seg og dør, forteller Ole Eggers Bjælde.

Hver tusende stjerne i galaksen vil før eller senere bli til et svart hull, så det er et viktig fenomen, forklarer astrofysikeren.

– Og så er det noe som er veldig spennende med svarte hull, legger han til.

Referanse:

R. Margutti mfl: «An embedded X-ray source shines through the aspherical AT2018cow: revealing the inner workings of the most luminous fast-evolving optical transients», arXiv.org (2018), DOI: 1810.10720

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