Det raskest voksende sorte hullet de siste 9 milliarder årene


Sorte hull er de tetteste, mest mystiske gjenstandene i universet. Disse superkomprimerte objektene er millioner eller milliarder ganger større enn vår egen sol, med gravitasjonskraften så stor at ikke engang lys kan slippe ut.

Men ikke alle sorte hull er skapt like. Noen er større enn andre, og mens de alle absorberer stoffet rundt seg, vokser noen raskere.

Ledet av forskere ved Australian National University (ANU) har et internasjonalt team funnet det raskest voksende sorte hullet de siste 9 milliarder årene. Oppdagelsen var publisert i Publikasjoner fra Astronomical Society of Australia.

Hovedforfatter Chris Onken, en astrofysiker ved ANU, forklarer at vi kan fortelle hvor raskt et sort hull vokser ved å måle lysstyrken eller lysstyrken. «Når flere ting faller ned i det sorte hullet, øker materialet – som en ball som ruller ned bakken – hastigheten og det er mye friksjon i gassen som faller ned i det sorte hullet. Gassen blir da veldig varm, og skinner over, i dette tilfellet, mer enn halve universet. Dette sorte hullet spiser tilsvarende 80 av våre soler hvert år, eller en jord hvert sekund.”


Mer om astronomi: Hvorfor er James Webb-romteleskopet en så stor sak?


Observasjonene vi gjør i universet kommer i form av lys, som tar tid å reise over det enorme rommet. Lyset fra det nye sorte hullet, SMSS J114447.77-430859.3 (forkortet J1144), tok 7 milliarder år å nå jorden.

Tidlig i universets historie er raske veksthastigheter for svarte hull ikke uvanlige. Men ved å sammenligne det nyoppdagede objektet med andre funnet i løpet av de siste 60 årene, fant teamet ingen med sammenlignbar vekst de siste 9 milliarder årene.

Årsaken til J1144s raske vekst er fortsatt ikke klar, sier Onken. “Det faktum at dette er en så ekstremt uteligger som er så mye lysere enn de andre sorte hullene i den alderen av universet, betyr at det kanskje er noe sånt som kollisjonen mellom to store galakser, som plutselig er i stand til å mate det sorte hullet og la det vokse det raskt.

Chris-onken-til høyre
Chris Onken (til høyre) og medforfatter Samuel Lai. Kreditt: Cristy Roberts, ANU.

“Hvis du ser på disse systemene mye tidligere i universets historie, var det da det var mange flere sammenslåinger mellom galakser. Og så har du mye vekst av sorte hull, mye vekst av galaksene de lever i. Ser vi tilbake rundt 7 milliarder år, like forbi halvveis i universets liv, ser vi ikke andre sorte hull vokse like raskt som J1144. Og de smarteste vi vet om er noen ganger svakere enn denne.»

J1144 ble funnet av Adrian Lucy, en PhD-student ved Columbia University, USA, og nå en postdoktor i Baltimore, som lette etter nære par stjerner i vår egen galakse. Ved å bruke SkyMapper Southern Sky Survey basert på ANU fant Lucy flere hundre kandidater og ett objekt som ikke så ut som de andre.

Mens han jobbet med Lucy, la ANU-professor Christian Wolf merke til at objektet lignet en kvasar – den lyse indikatoren på tilstedeværelsen av et svart hull.

“Den aller første slike kvasaren ble funnet på 1960-tallet, da de først var i stand til å identifisere at dette ekstremt lysende objektet som er på veldig stor avstand hadde en energikilde som er mye mer effektiv enn bare fusjon i stjernenes senter,” sier Onken. “Det faktum at denne nye som ikke hadde blitt oppdaget over 60 år med leting var bare litt svakere enn den aller første ble oppdaget på 60-tallet, og den var så mye lenger unna, må bety at den er utrolig lysende og vokser i en veldig rask hastighet.”

Men hvorfor har det tatt så lang tid å finne et så lyst objekt – en en bakgårdsastronom med et anstendig teleskop kunne se?

Onken sier at tidligere søk har unngått å se nærme flyet til Melkeveien, der det er så mye ting at det kan bli veldig rotete. Tidligere undersøkelser stoppet ved mellom 30 og 20 grader fra planet til galaksen vår, men J1144 sitter på 18 grader.

“Det motiverte oss til å faktisk gå tilbake og se hvor mange flere det kan være som dette som har unnsluppet oppdagelse så langt,” sier Onken. “Vi har ikke funnet noen fullt så lyse som J1144, men vårt nåværende antall er opptil 80 kilder som har unnsluppet tidligere deteksjon, men som er uvanlig lyse, så jeg jobber med å fullføre den undersøkelsen og finne alle de lyse kvasarene som er ute der.”

Onken håper å studere J1144 videre i det ultrafiolette spekteret.

“Å komme over atmosfæren gir deg tilgang til den ultrafiolette delen av spekteret, og det kan fortelle oss mye mer om regionene nær det sorte hullet,” sier han. “Og det kan til og med fortelle oss noe om vår egen Melkevei. Du kan bruke disse lyse, fjerne objektene som frontlykter som skinner gjennom gassen rundt Melkeveien for å forstå mer om vårt eget lokale system.»

Fordi J1144 er så lyssterk, ioniserer den – fjerner elektroner fra – et veldig stort område av gassen rundt det sorte hullet. Ved hjelp av teleskoper i Chile tror Onken det kan være mulig å se gassens rotasjon rundt det sorte hullet.

Teamet har også brukt historiske observasjoner, som serendipitalt fanget J1144 uten å være klar over det.

«Det har virkelig vært veldig gøy å se på fotografiske plater fra 1901 som har bilder av dette sorte hullet omtrent like lyst som vi ser det nå. Dette viser at det ikke er et forbigående fenomen. Det har pågått ganske lenge. Det har vært morsomt å bygge inn det historiske aspektet til denne banebrytende forskningen.

“Vi er glade for å lære mer om dette objektet spesielt, men prøver også å fullføre den folketellingen for disse virkelig lyse objektene som vil fortelle oss mer om hvordan det er at et massivt svart hull kan mates med så stor hastighet.

“Vi kan få en bedre forståelse av hvordan det kan ha skjedd tidlig i universet ved å studere disse mer nærliggende eksemplene.”