Astronomer ser voksende sorte huller – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2010 > Astronomer ser voksend...

17. marts 2010

Astronomer ser voksende sorte huller

De fjerneste kvasarer, som befandt sig i det tidlige univers kun omkring 800 millioner år efter Big Bang, er observeret af et internationalt team af astronomer fra blandt andet Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet. Resultaterne er publiceret i det ansete videnskabelige tidsskrift Nature.

Kvasarer blev opdaget i begyndelsen af 1960’erne som fjerne
kilder, der udstrålede elektromagnetisk energi og radiobølger.
Man mente, at det var en speciel type stjerne, der udsendte
radiostråling, derfor fik de navnet quasar (på dansk: kvasar).
Ordet kvasar er en sammentrækning af quasi-stellar og
betyder stjernelignende. Men deres lys er meget forskelligt fra
almindelige stjerner, og først i begyndelsen af 1980’erne fandt
man ud af, at det var tunge sorte huller i midten af en galakse
i det meget tidlige univers. (Artist impression, NASA)

Kvasarer er aktive og meget kraftfulde sorte huller i centrum af fjerne galakser. De sorte huller er ekstremt tunge med en masse på mellem 100 millioner og 10 milliard solmasser, og omkring de supertunge sorte huller roterer en skive af gas og støv. De inderste ringe af skiven bevæger sig hurtigere end de ydre ringe. Bevægelsen gør, at stofferne i ringene gnubber sig mod hinanden og varmes op og udsender lys. Tæt på det sorte hul bliver der så varmt, at der udsendes røntgenstråling, længere ude udsendes der ultraviolet lys, derefter synligt lys og længst ude infrarød stråling. Selvom strålingen kommer fra et lille område på størrelse med vores solsystem, er den så kraftig, at den kan ses tværs gennem universet.

Enorme sorte huller
”Kvasarer er en meget tidlig udviklingsfase af galakser, en slags baby-galakser”, fortæller Marianne Vestergaard, astrofysiker på Dark Cosmology Centre ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

”De fleste galakser har et tungt sort hul med en masse på over en million solmasser, men kvasarer er anderledes. Deres sorte huller er aktive og vokser. Det sorte huls tyngdekraft trækker lidt efter lidt det omgivende materialet af gas og støv ind i det sorte hul, som på den måde langsomt vokser sig tungere og større. Gas- og støvskiven får imidlertid også nye forsyninger af materiale fra selve galaksen, så kvasarer kan vokse til de nogle af de mest tunge enkelte objekter, der er kendt i universet, næst efter galakser”, forklarer Marianne Vestergaard. 

Men hvorfor ligner kvasarer altid hinanden? Det havde forskerne undret sig over, og deres nye forskning viste da også noget andet. Sammen med kollegaer fra USA og Tyskland har hun observeret 21 kvasarer i det fjerne univers, da det kun var 800 mio. år gammelt (nu 13.7 mia. år gammelt).

”Med vores nye observationer kunne vi se, at mange af dem havde masser af varmt støv, men specielt to afveg – de havde ingen tegn på varmt støv, så vi spekulerede på, hvad årsagen kunne være”, siger Marianne Vestergaard.

Universet er én stor genbrugsfabrik. Big
Bang dannede kun brint og helium – en
slags universets ’jomfru-gas’. Stjerner
dannes af gas, der koncentreres til en
stor kugle af glødende gas, hvor brint-
atomer smelter sammen og bliver til
tungere grundstoffer. Når brændstoffet
er brugt op, eksploderer stjernen og
slynger kæmpe støv- og gasskyer ud i
universet, hvor de bliver til nye stjerner.
Men for hver generation bliver der flere
og flere tunge grundstoffer. Ved at
analysere sammensætningen kan
forskerne derfor beregne, hvor langt i
den kosmiske udvikling galakser er.

Vidner til vækst i første sorte huller

I to af de fjerneste kvasarer er der tegn på, at de befinder sig i meget unge galaksesystemer med mindre støv, hvor det sorte hul er i hastig vækst. For disse fjerneste sorte huller ser forskerne nemlig, at kvasarerne uden varmt støv har små sorte huller, som sluger gas i stor hast, mens kvasarerne med tungere sorte huller har mere varmt støv ved centret.

En mulig forklaring er, at de sorte huller vokser i takt med, at der dannes stjerner i galaksen. Et stigende antal stjerner giver en stigende mængde støv.

Jo længere tilbage i universet man kigger, jo længere tilbage i tiden ser man, og astronomer er på jagt efter galakser, hvor de kan studere dannelsen af det første støv i universet. Støv har stor betydning for, hvordan og hvor tidligt i universets historie, der blev dannet stjerner.

”Det tyder på, at vi har fundet primitive første-generations-kvasarer, som er dannet i et støvfrit medium kort tid efter Big Bang, og som nu ses i et tidligt udviklingsstadie. Med disse kvasarer med kraftig vækst af både det sorte hul og mængden af støv har vi muligvis fundet nogle af de unge galakse-systemer, vi længe har ledt efter”, fortæller Marianne Vestergaard og tilføjer at ”det er helt fantastisk, at vi er vidner til denne opbygning af sorte huller og mængden af tungere grundstoffer i form af støv”.

Artikel i Nature >>

Press release NASA JPL >>