17.06.20: Etter mange års leting etter en helt ny type sorte hull, har en internasjonal forskergruppe for første gang funnet solide bevis for et slikt objekt i en stjernehop 800 millioner lysår unna. Det sorte hullet avslørte seg da det rev i filler og slukte en stjerne som kom for nær.

av Knut Jørgen Røed Ødegaard

Kunstnerisk fremstilling av en stjerne som blir revet i filler av et mellomtungt sort hull omgitt av en virvelskive. Den tynne skiven består av materiale fra stjernen og virvler i spiral rundt og innover mot det sorte hullet.
Illustrasjon: NASA, ESA, and D. Player (STScI)

Vi har lenge hatt bevis for at det finnes sorte hull dannet av døende, masserike stjerner og supertunge sorte hull i midten av galakser. De førstnevnte hullene har fra rundt 10 og opp til noen titalls ganger Solens masse. Supertunge sorte hull har fra noen millioner til mange milliarder ganger Solens masse, og et slikt hull ble til og med fotografert for et år siden.

Det er imidlertid et ganske stort sprang i masse fra noen titalls og til flere millioner solmasser. Finnes sorte hull med masser i dette intervallet? Slike såkalte mellomtunge sorte hull (IMBHer) har blitt lett etter i flere tiår, hittil uten helt klare bevis. Fra tid til annen har det kommet indikasjoner for eksistensen av slike objekter i tette stjernehoper, men bevisene har aldri vært fullstendig sikre.

Men dette ser nå ut til å ha endret seg! Romteleskopet Hubble (HST) har blitt brukt til å observere en røntgenkilde forskerne mistenkte kunne skyldes en stjerne som ble revet i filler av et sort hull. Når en stjerne kommer for nær et sort hull, blir stjernen revet i filler av tidevannskreftene, og gassen fra stjernen danner en virvlende skive der stoffet går i spiral inn mot det sorte hullet. Underveis blir gassen varmet voldsomt opp og sender ut røntgenstråling.

Kunstnerisk fremstilling av gass fra en ledsagerstjerne som farer i spiral inn mot et sort hull
Illustrasjon: NASA, ESA, and D. Player (STScI)

Røntgenstråling sendes ut av en rekke astronomiske objekter og fenomener, men nye bilder tatt med HST viser at røntgenstrålingen i dette tilfellet kommer fra en stjernehop rundt en fjern galakse og ikke en nøytronstjerne eller andre typer objekter.

Posisjonen til det mellomtunge sorte som ble oppdaget med røntgenteleskop, ble ved hjelp av romteleskopet Hubble funnet å være midt i en tett stjernehop i utkanten av en galakse 800 millioner lysår unna.
Foto: NASA, ESA, and D. Player (STScI)

Kosmisk mellomvekter

Det sorte hullet har rundt 50 000 ganger Solens masse og passer derfor perfekt til kategorien mellomtunge sorte hull. Oppdagelsen begynte med observasjoner gjort med NASAs røntgenteleskop Chandra og ESAs røntgenteleskop XMM-Newton som i 2006 observerte et kraftig utbrudd av røntgenstråling. Det var imidlertid ikke mulig å avklare om kilden befant seg i eller utenfor vår galakse Melkeveien. Forskerne så imidlertid klare bevis for at utbruddet skyldtes en stjerne som ble revet i stykker etter å ha kommet for nær et kompakt objekt som for eksempel et sort hull.

Overraskende nok befant ikke røntgenkilden (med betegnelsen 3XMM J215022.4?055108), seg i kjernen av en galakse der masserike sorte hull som regel befinner seg. Man begynte derfor å håpe at et mellomtungt sort hull kunne være kilden, men først måtte en annen mulig årsak til røntgenutbruddet elimineres: en kjølnende nøytronstjerne i vår egen galakse.

HST ble satt på saken, og ved hjelp av lange eksponeringer og høyoppløselige bilder ble det bevist at kilden ikke befinner seg i vår egen galakse, men i en fjern, tett stjernehop i utkanten av en annen galakse – nettopp et sted man hadde forventet å kunne finne et mellomstort sort hull (IMBH). Tidligere forskning ved hjelp av HST har vist at massen til det supertunge sorte hullet i sentrum av en galakse er proporsjonal med størrelsen på vertsgalaksens kjerneutbulning – jo større galakse, jo større sort hull i midten. Stjernehopen som inneholder dette mellomstore sorte hullet, kan være kjernen til en dverggalakse som har fått revet bort sine ytre deler som følge av vekselvirkninger med den mye større vertsgalaksen.

HST oppdager sorte hull på uventede steder.
Illustrasjon: NASA/ESA and G. Bacon (STScI)

IMBHer har vært spesielt vanskelig å finne fordi de er mindre aktive enn supertunge sorte hull siden de førstnevnte ikke har lett tilgjengelig drivstoffkilder, altså gass de kan sluke, og dessuten forårsaker langt svakere tyngdekraftpåvirkning på stjerner og annet materiale som kunne forårsaket avslørende røntgenglød. Astronomene må derfor i praksis ta en IMBH på fersken akkurat når den sluker en stjerne. Forskergruppen måtte gjennomgå hundretusener av observasjoner for å finne en IMBH-kandidat.

Styrken på røntgengløden fra den istykkerrevne stjernen gjorde det mulig å estimere det sorte hullets masse til å være rundt 50 000 solmasser.

Allerede i 2009 gjorde NASAs Swift-observatorium og XMM-Newton observasjoner av det som kan være en IMBH. Objektet som ble kalt HLX-1 befinner seg langs kanten av galaksen ESO 243-49, også i midten av en ung og tett hop med blå stjerner som kan være kjernen til en dverggalakse. Røntgenstrålingen kom fra en varm virvelskive rundt det sorte hullet. Men observasjonene av 3XMM J215022.4?055108 viser en stjerne som rives i stykker, noe som er et sterkt bevis for at det er et stort sort hull og ikke bare et vanlig, lite sort hull dannet av en døende stjerne.

Oppdagelsen åpner mulighetene for at det er langt flere IMBHer som ligger og lurer i påvente av en stjerne som kommer nær nok til å bli slukt. Forskergruppen planlegger å fortsette arbeidet for å prøve å identifisere flere sorte hull av denne typen. Men flere viktige spørsmål står ubesvart: Kan et supertungt sort hull dannes fra en IMBH? Hvordan blir en IMBH til? Finnes de hovedsakelig i tette stjernehoper?

Kunstnerisk fremstilling av det mellomtunge sorte hullet.
Film: ESA/www.spacetelescope.org

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

MER INFORMASJON

Pressemelding fra STScI

astroevents.no: Flere saker om sorte hull