Det sorte hullet kom først

Hva kom først – galaksene eller de enorme sorte hullene i midten av dem? Ei gruppe forskere tror de har funnet svaret på denne kemboversjonen av spørsmålet om høna og egget.

Publisert
"Det sorte hullet i sentrum av en galakse, omgitt av oppsamlet materiale"
"Det sorte hullet i sentrum av en galakse, omgitt av oppsamlet materiale"

Galakser og sorte hull hører sammen. De aller fleste – om ikke alle – galakser har nemlig et kjempedigert sort hull i midten.

Hullet – som altså på ingen måte er et hull, men en ekstremt kompakt klump av materie og energi – kan faktisk ha vært der før galaksene ble til.

I så fall ble galaksen skapt rundt det sorte hullet, ved at hullet dro til seg stoff fra verdensrommet med de enorme gravitasjonskreftene sine.

På den annen side kan galaksen ha vært der først, og så gitt opphav til det sorte hullet.

Så hvilken vei gikk det egentlig? Spørsmålet om denne gigantiske høna og egget hennes har plaget astronomene i årevis. Men nå tror ei gruppe internasjonale forskere at de kan være på sporet av et svar.

Målinger av både galakser og sorte hull som oppstod i universets barndom, tyder på at de sorte hullene var først på pletten.

Det hele har å gjøre med en underlig sammenheng.

Fast forhold

- Det ser faktisk ut til å være et fast forhold mellom massen til det sorte hullet og massen til den sentrale delen av en galakse, forklarer Margrethe Wold ved Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Oslo.

Hun jobber nettopp med forholdet mellom galakser og de sorte hullene deres.

- Jo større galaksen er, jo større er det sorte hullet. Og det er alltid det samme forholdet mellom de to: Det sorte hullet er omtrent en tusendel av massen til galaksen. I løpet av de siste 10 åra har forskerne funnet nettopp dette forholdet i flere galakser av ulike typer.

- Og det er jo litt merkelig! Det må bety at galaksene og de sorte hullene på et vis vet om hverandre og utvikler seg hånd i hånd.

Men hvem bestemmer hvor store de skal bli?

"Spiralgalaksen Messier 101 (M101). Den ligger rundt 25 millioner lysår fra Jorden. Ikke godt å si hva som skjuler seg der inne."
"Spiralgalaksen Messier 101 (M101). Den ligger rundt 25 millioner lysår fra Jorden. Ikke godt å si hva som skjuler seg der inne."

Snapshot fra tidenes morgen

Galaksene forskerne tidligere har undersøkt, ligger i nabolaget rundt Melkeveien. De er ferdig utviklede galakser, og avslører dermed ikke hvordan forholdet mellom galaksen og det sorte hullet var tidlig i universet, forteller Wold.

- Våre nabogalakser viser på en måte bare ferdigproduktet av galaksedannelsen.

Hvordan så det egentlig ut mens galaksen var i ferd med å dannes?

Det er her den nye undersøkelsen kommer inn. Et forskerteam fra National Radio Astronomy Observatory og flere andre forskningsinstitusjoner har nemlig endelig klart å undersøke noen eldgamle galakser som ligger svært langt unna.

Siden lyset og radiobølgene bruker tid på å reise igjennom det enormt store verdensrommet, ser ikke forskerne bildet av galaksene slik de ser ut i dag, men slik de så ut for milliarder av år siden.

Dermed får de altså et gammelt snapshot fra galaksenes barndom, under en milliard år etter at selve universet var blitt til.

Og her var forholdet mellom galaksene og de sorte hullene deres slett ikke som hos de ferdigvokste galaksene.

Digre hull og små galakser

- De sorte hullene i disse unge galaksene har mye mer masse enn de sentrale delene av galaksen, sammenlignet med det vi har sett i vårt nære univers, sier Fabian Walter fra Max-Planck Institute for Radioastronomy i ei pressemelding.

- Det ser altså ut til at de sorte hullene kom først!

Wold forklarer:

- Et sort hull vokser ved å sluke støv, gass og stjerner som er i nærheten, og det fortsetter å vokse så lenge det har materie å ta av. Men når det har slukt alt i det nærmeste området – innenfor den såkalte hendelseshorisonten – slutter det å vokse.

- Det sorte hullet kan ikke sluke hele galaksen. Materie som ligger lenger ute kan gå i bane rundt hullet uten å bli sugd inn.

- Hvis vi ser for oss at sola ble et sort hull, ville den hatt en hendelseshorisont bare tre kilometer fra solas sentrum. Så lenge ingenting forstyrret planetbanene i solsystemet, ville planetene fortsatt gått rundt i bane, som nå.

Slik kan altså de store, sorte hullene i de eldgamle galaksene ha vokst seg ferdige, lenge før selve galaksen har nådd full størrelse.

- På et tidspunkt har det sorte hullet altså est ut til sin voksne masse, mens galaksen fremdeles er i ferd med å dannes. I tida etterpå har galaksen fortsatt å vokse rundt det sorte hullet, anslutter Wold.

Det hører imidlertid med i såga at det finnes mange galakser i universet, og at mekanismene som styrer deres oppstandelse og liv er usannsynlig kompliserte.

Forskerne har foreløpig bare undersøkt fire fjerne galakser. Det hele kan teoretisk sett bare være en tilfeldighet, innvender astronomen Tod Lauer i NatureNews.

Så helt ferdig med høna og egget, er vi nok ikke.

Referanse:

Forskningen ble lagt fram 6. januar 2009, på American Astronomical Societys møte i Long Beach, California.

Lenker:

Astronomiåret

Nature: Did black holes form before galaxies?

Science: The Pit in a Galaxy’s Peach

BBC: Black holes ‘preceded galaxies’