10.12.16: Forskere har avdekket en sjelden relikvie fra det tidlige univers: det fjerneste supertunge sorte hullet som hittil er oppdaget. Det sultne monsteret har 800 millioner ganger mer masse enn vår egen sol, noe som er overraskende mye sett i lys av objektets unge alder. Det ekstreme fenomenet sender ut 33 000 ganger mer energi enn hele Melkeveien!

av Anne Mette Sannes og Knut Jørgen Røed Ødegaard

Kunstnerisk fremstilling av det fjerneste supertunge sorte hullet som noen gang er oppdaget. Det sorte hullet er en del av en kvasar som fantes bare 690 millioner år etter Big Bang.
Illustrasjon: Robin Dienel/Carnegie Institution for Science

Ifølge Daniel Stern ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, California har det sorte hullet vokst seg mye større enn hva man hadde forventet på bare 690 millioner år etter Big Bang, noe som utfordrer forskernes teorier om hvordan sorte hull dannes.

Astronomene har kombinert data fra NASAs Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) med bakkebaserte undersøkelser for å identifiserer potensielt fjerne objekter og følge opp disse med Carnegie-observatorienes Magellan-teleskoper i Chile. Carnegie-astronom Eduardo Bañados har ledet arbeidet med å identifisere kandidater ut i fra flere hundre millioner objekter funnet av WISE og som kan være verdt å følge opp med Magellan-teleskopene.

For at sorte hull skulle kunne bli så enorme i det tidlige univers, antar astronomene at det må ha vært spesielle forhold som har gjort det mulig med en så rask vekst, men de underliggende årsakene er fortsatt et mysterium.

Kunstnerisk fremstilling av en av de fjerneste, eldste og mest lyssterke kvasarene vi hittil har kjent til, og som delvis er skjult bak støvet. Objektet observeres mindre enn en milliard år etter Big Bang. Støvet skjuler også den underliggende galaksen med stjerner som trolig omgir kvasaren.
Illustrasjon: NASA/ESA/G.Bacon, STScI

Det nyoppdagede sorte hullet fortærer materiale i et forrykende tempo i sentrum av en galakse – et fenomen som kalles en kvasar. Denne kvasaren er spesielt interessant siden den stammer fra en tid da de første lysende objektene nettopp hadde begynt å dukke opp etter at Universet hadde vært gjennom den såkalte mørke epoke. Oppdagelsen vil gi grunnleggende informasjon om perioden da Universets alder bare var rundt 5 prosent av hva det er i dag. Enorme energimengder blir frigjort når det sorte hullet i sentrum av kvasarer sluker stoff fra omgivelsene. Kvasarer er derfor blant de mest lyssterke og fjerneste objektene vi kjenner, og er avgjørende for vår forståelse av det tidligere univers.

Universet startet som en het «suppe» med partikler som raskt fjernet seg fra hverandre i en periode kalt kosmisk inflasjon. Rundt 400 000 år etter Big Bang kjølnet disse partiklene og samlet seg til skyer av nøytral hydrogengass. Men Universet forble mørkt og uten noen form for lyskilder inntil tyngdekraften fortettet materialet og dannet de første stjernene og galaksene. Energien som ble utløst av disse urgamle galaksene gjorde at det nøytrale hydrogenet ble eksitert og ionisert, dvs. mistet et elektron, og gassen har forblitt i denne tilstanden siden den gang. Så snart Universet ble ionisert kunne fotoner reise fritt gjennom rommet, og det var på dette tidspunktet at Universet ble gjennomsiktig for lys.

Kunstnerisk fremstilling av et voksende sort hull – en kvasar – som ses i sentrum av en fjern galakse. Kvasaren er det oransje objektet i midten av den store irregulære galaksen og består av en støvete smultringformet sky av gass og støv som er føde for det supertunge sorte hullet i midten. Mens det sorte hullet «spiser», varmes gassen og støvet opp og sender ut røntgenstråling (de hvite strålene på bildet). Bak kvasaren kan man se stjerner som dannes i klumper i hele galaksen. Lignende galakser, som også huser kvasarer, er synlig i bakgrunnen.
Illustrasjon: NASA

Mye av hydrogenet som omga den nyoppdagede kvasaren er nøytralt, noe som betyr at den ikke bare er den fjerneste, men også det eneste eksempelet vi har som kan ses før Universet ble re-ionisert. Dette var Universets siste større endring, og oppdagelsen ligger på grensen av hva som mulig å oppdage med dagens instrumenter.

Avstanden til kvasaren bestemmes av såkalt rødforskyvning – et mål på hvor mye bølgene i lyset har blitt strukket av Universets ekspansjon før lyser når Jorden. Jo høyere rødforskyvning, jo større avstand, og jo lenger tilbake i tid kan astronomene se når de observerer objektet. Basert på oppdagelsen av utstråling fra ionisert karbon fra galaksen som huser det enorme, sorte hullet har den nyoppdagede kvasaren en rødforskyvning på 7,54, noe om betyr at det tok mer enn 13 milliarder år før lyset til kvasaren nådde oss.

Forskerne antar at himmelen inneholder mellom 20 og 100 kvasarer som er så lyssterke og langt unna som denne og ser frem til at ESAs Euclid-prosjekt og NASAs Wide-field Infrared Survey Telescope (WFIRST) prosjekt skal finne flere slike fjerne objekter. Med flere nestegenerasjons teleskoper og mer følsomt utsyr som nå er under bygging, kan man i de kommende årene forvente mange spennende oppdagelser i de tidligste fasene av Universet. James Webb-teleskopets første mål i rommet. ESOs Extremely Large Telescope

Klikk på “Liker” og få melding når nye saker legges ut!

MER INFORMASJON

Nyhetssak fra NASA

Flere saker om galakser

Flere saker om sorte hull