James Webb-teleskopet (JWST) ble hovedsakelig bygget for å se langt, langt tilbake i universets historie. 

Og noe uventet har dukket opp så langt tilbake - i løpet av de første hundre millioner årene etter at universet ble til. 

– Det er et mysterium hvordan de har kommet dit, sier Håkon Dahle til forskning.no. 

Han er astronom ved Universitetet i Oslo og har jobbet mye med kvasarer - digre sorte hull i midten av veldig fjerne galakser. Han har også observert slike objekter med JWST. 

Siden JWST begynte å observere for to år siden, har astronomer sett det samme gang på gang: For store sorte hull, for tidlig i universet. 

Et akutt, teoretisk problem

Dahle forteller at dette er et akutt, teoretisk problem. Hvordan kan disse sorte hullene dannes så tidlig? Det er det foreløpig ingen som vet. 

Ifølge denne studien fra 2024 er det målt over 200 såkalte aktive galaksekjerner innenfor tidsrommet 400 til 900 millioner år etter big bang, universets begynnelse. 

Alle disse er for store for teoriene om hvordan det tidlige universet så ut. 

Aktive galaksekjerner er noe som sender ut veldig mye stråling i midten av en galakse  - gjerne supermassive sorte hull. De mest lyssterke kalles kvasarer. 

Ifølge studien er disse supermassive sorte hullene fra mange millioner til flere milliarder ganger så digre som vår egen sol. 

Det store mysteriet

I studien omtaler de det som et av de største mysteriene i moderne astrofysikk. 

Det skal mange observasjoner og kvalitetssikrede målinger til for å slå fast at dette faktisk er et reelt fenomen. Sorte hull sender ikke ut stråling på egen hånd, men skiven av støv og gass som raser rundt, gløder. 

Basert på egenskapene til denne skiven, kan også astronomene anslå hvor massivt et sort hull er. 

Men etter flere år med observasjoner begynner dette å bli sikker kunnskap, ifølge flere studier.

– For meg framstår disse resultatene som sikre, sier Håkon Dahle til forskning.no. 

Det har ikke vært nok tid i universet på dette tidspunktet til at de kan være så tunge, ifølge modellene som beskriver hvordan universet utvikler seg. 

Så det er noe annet som foregår her. 

Millioner på millioner ganger vår egen sol 

Et sort hull er et fenomen som oppstår når det samles for mye masse innenfor et for lite område i rommet. Dette kalles Schwarzchild-radiusen, oppkalt etter fysikeren Karl Schwarzchild. 

Han viste at sorte hull kunne oppstå i Einsteins beskrivelse av tyngdekraften. Einstein selv trodde konseptet var urealistisk, ifølge BBC. 

Om de faktisk fantes, var det ingen som visste. Nå er det etablert kunnskap at store stjerner over en viss masse danner sorte hull når de kollapser. Forskerne bak målinger og beskrivelser av sorte hull vant Nobelprisen i 2020. 

I et sort hull kollapser massen ned til et punkt, kalt en singularitet. Her endrer rom og tid mening sammenlignet med hva vi er kjent med, og ingenting unnslipper. 

Ved det sorte hullets ytre grense, kalt hendelseshorisonten, må alt som kommer for nært det sorte hullet ende opp i det sorte hullet. 

Og dette gjør at sorte hull vokser og vokser etter hvert som de svelger gass og støv. De smelter også sammen med andre sorte hull, for eksempel når galakser kolliderer. 

Dette gir sannsynligvis opphav til de supermassive sorte hullene forskerne ser i midten av galakser i dag.

Et bilde av et sort hull

I midten av vår egen galakse finnes det et sort hull som er mer enn fire millioner ganger vår egen sol. Dette sorte hullet er forsøkt avbildet av Event Horizon Telescope-samarbeidet, som du kan lese mer om på forskning.no. 

Men det finnes også ekstremt mye større sorte hull i midten av andre galakser. 

– Disse sorte hullene vi ser nå, har hatt mye tid på å vokse seg så store, sier Håkon Dahle.

De kan ha vokst i mange milliarder år. 

Så hvorfor finnes det sorte hull som er så store så tidlig? 

Et eksempel på et tidlig beist ble rapportert i Nature i slutten av 2024. 

Her beskriver forskerne et sort hull som er mye større enn det som finnes i midten av vår galakse, men som eksisterte rundt en halv milliard år etter at universet ble til. 

Hvorfor bør ikke dette sorte hullet eksistere på dette tidspunktet? 

Tunge frø og sorte hull

Ideen er at de første stjernene som eksisterte i universet, var svært store, levde korte liv og brant ekstremt krafitg. 

Dette er de opprinnelige stjernene i universet- dannet av den opprinnelige gassen som fantes etter at universet ble til: Hydrogen og helium. 

Disse stjernene kalles Population III-stjerner. 

Da disse stjernene kollapset, dannet de sorte hull. Disse sorte hullene ble antatt å være 50-100 ganger vår egen sol i masse, dannet av stjerner som er flere hundre ganger mer massive enn sola.  

Så kunne de vokse derfra, smelte sammen og danne større og større sorte hull.  

Men dette forklarer ikke det astronomene nå ser i det tidlige universet. Da må man begynne med sorte hull som er mange ganger større, ifølge denne studien.  Dette kalles tunge frø, eller heavy seeds. 

En gassky som kollapser

– For å forklare dette, må man begynne med noe som er 10.000 ganger solas masse, sier Dahle. 

Astronomene vet ikke hvordan disse tunge frøene har blitt til, men en av de mer troverdige ideene går på at store skyer med gass kan gå direkte fra å være gasskyer til å bli gigantiske sorte hull, forteller Håkon Dahle. 

Slik blir ikke sorte hull til i nåtidens univers. Det må dannes tunge nok stjerner som lever et stjerneliv, går gjennom en supernova og danner et sort hull. 

Men i det tidlige universet kan en hel rekke forhold ha ligget til rette for at store gasskyer kan ha kollapset og dannet en singularitet. Dette er noe mange forskere som jobber med simuleringer av det tidlige universet, undersøker. 

– Når denne skyen når en kritisk masse, kan den kollapse ned i et kjempestort sort hull, sier Dahle. 

Eller skyen kan danne en svært kortlivet megastjerne, som så eksploderer og går gjennom endringen. 

Men dette er foreløpig ubesvarte spørsmål. 

Sprekker og kriser i kosmologien?

Per Barth Lilje er astrofysiker og professor ved Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Oslo. 

Han er enig i at dette har vært en av de store overraskelsene siden James Webb begynte å kikke bakover i tid. 

– Det finnes teorier som kan forklare det, sier han og viser til nettopp ideene om at gasskyer kanskje kan danne sorte hull på direkte vis. 

– Disse teoriene ble plutselig veldig aktuelle. 

Men Barth Lilje åpner også døren for at disse resultatene kan vise sprekker i de teoretiske fundamentene - som altså viser hvordan universet har utviklet seg siden begynnelsen. 

– Dette er en av mange ting som gjør at man må spørre om den kosmologiske modellen vi bruker i dag, er riktig, sier Barth Lilje. 

Han viser til standardmodellen som brukes i kosmologi, som kalles Λ-CDM (Lambda-CDM). Lambda viser til den kosmologiske konstanten, som beskriver hvordan universet utvider seg, og CDM betyr Cold Dark Matter. Altså en type mørk materie som antas å oppføre seg på bestemte måter. 

Barth Lilje nevner det som kalles «krisen i kosmologien» i samme åndedrag, et fundamentalt problem som du kan lese mer om på forskning.no. Astronomene klarer ikke å slå fast hvor fort universet utvider seg. 

LES OGSÅ

Solsystemets kanskje mest spektakulære fjell strekker seg nesten 7 kilometer rett opp

James Webb har tatt fantastiske bilder av verdens­rommet i ett år. Her er noen av de flotteste

Opptatt av naturvitenskap og verdensrommet?

Ikke bli et fossil, hold deg oppdatert på dyr, planter, verdensrommet og mye mer mellom himmel og jord med nyhetsbrev fra forskning.no.

Meld meg på