12.11.20: Ved hjelp av en rekke teleskoper rundt på kloden har en stor forskergruppe gjort en spektakulær observasjon av en stjerne som har blitt revet i filler fordi den har kommet for nær et enormt sort hull. Fenomenet har aldri tidligere blitt observert i så stor detalj og aldri så nær Melkeveien.

av Knut Jørgen Røed Ødegaard

Kunstnerisk fremstilling av stjerne (i forgrunnen) som blir spagettifisert mens den suges inn i et superstort sort hull (i forgrunnen).
Illustrasjon: ESO/M. Kornmesser

Sorte hull er områder av Universet der tyngdekreftene er så ekstreme at ingenting, ikke en gang lys, kan slippe unna. Årsaken er at svært mye masse er samlet innenfor et ekstremt lite område og derfor forårsaker formidable tyngdekrefter. I midten av galakser finnes enorme sorte hull som er i stand til å rive i stykker stjerner og planeter som kommer for nær. Et slikt fenomen har nå blitt observert av et stort internasjonalt forskningssamarbeid som har benyttet teleskopene til European Southern Observatory (ESO) i Chile og teleskop en rekke andre steder i verden.

Det sjeldne, dramatiske og spektakulære fenomenet fant sted i en galakse 214 millioner lysår unna og kunne dermed observeres i langt større detalj enn tidligere hendelser som har funnet sted rundt sorte hull betydelig lenger unna Jorden.

I midten av den lyssterke spiralgalaksen 2MASXJ04463790-1013349 i stjernebildet Eridanus (Floden) befinner det seg et sort hull med rundt 1 million solmasser. Til sammenligning har det sorte hullet i midten av Melkeveien 4,15 millioner solmasser, og i enkelte galakser finnes superversjoner av sorte hull med flere milliarder ganger Solens masse. Når stjerner nærmer seg slike enorme sorte hull, blir de påvirket av voldsomme tidevannskrefter, og dersom stjernene kommer for nær, blir de revet i stykker. Slike såkalte spagettifiseringshendelser er sjeldne, og ofte vanskelige å studere.

En astronaut som hadde nærmet seg et sort hull med føttene først ville blitt strukket i lengderetningen og klemt sammen fra sidene – fenomenet kalles derfor spagettifisering.
Illustrasjon: Laura A. Whitlock, Kara C. Granger, Jane D. Mahon 

Forskergruppen rettet i fjor ESOs store VLT-teleskop og New Technology Telescope (NTT) mot et lysfenomen som plutselig dukket opp nær det sorte hullet i midten av denne spiralgalaksen og håpet å kunne observere hva som skjer når en stjerne blir revet i stykker av et slikt monster.

Gruppen visste hva teoriene sier skulle skje: Stjernen var forventet å bli trukket ut i en tynn gass-strøm og bli utsatt for såkalt spagettifisering. Når noe av stjernegassen fra strømmen faller inn i det sorte hullet, oppstår et kraftig lysblaff som forskerne kan måle. Ofte er imidlertid disse lysblaffene skjult av en «gardin» av støv og annet materiale, og dette var første gang selve dannelsen av en slik «gardin» har vært mulig å studere.

Når et sort hull river i stykker en stjerne, kan det oppstå en voldsom utblåsning av materiale som hindrer oss i å se hva som foregår rundt det sorte hullet. Dette skjer fordi de enorme energimengdene som frigjøres når et sort hull spiser opp gass fra stjernen, feier stoff fra stjernen utover og bort fra hullet. Fenomenet ligner litt på en minikvasar med to jetstrålelignende strømmer i hver sin retning.

Denne gangen var forskerne så heldige at fenomenet ble oppdaget rett etter at stjernen ble revet i stykker, og de kunne derfor se hvordan «gardinen» av støv og gass ble blåst opp samtidig som det sorte hullet skjøt ut to strømmer med materiale med hastigheter opp til 10 000 km/ s (36 millioner km/t). Denne hendelsen (kalt AT2019qiz) tillot derfor et unikt glimt bak «gardinen» slik at utviklingen kunne følges fortløpende mens «gardinen» begynte å innhylle det sorte hullet.

Posisjonen til det sorte hullet AT2019quz (i rød sirkel) i stjernebildet Eridanus (Floden). Stjerner som er synlig uten kikkert er markert.
Illustrasjon: ESO, IAU and Sky & Telescope

Film om oppdagelsen av stjernen som ble spagettifisert.
Film: ESO

Fenomenet kunne følges av en rekke teleskoper over en periode på 6 måneder mens lysstyrken først tiltok kraftig og deretter døde ut. Observasjonene som ble gjort i ultrafiolett, synlig lys, røntgenstråling og radiobølger, avslørte for første gang en direkte sammenheng mellom materialet som strømmer ut fra stjernen og det kraftige lysblaffet som ble sendt ut mens stjernen ble revet i stykker av det sorte hullet. Observasjonene viste også at stjernens masse var omtrent som Solens, og at den hadde mistet omtrent halvparten av dette til monster-hullet.

Kunstnerisk fremstilling av stjerne som blir spagettifisert mens den blir suget inn i et supertungt sort hull.
Animasjon: ESO/M. Kornmesser

En tilsvarende hendelse fant også sted i Melkeveien for rundt 6 millioner år siden på den tiden da menneskene begynte å utvikle seg videre fra sjimpanser her på Jorden.

Det første bildet av et sort hull! Superhullet befinner seg i sentrum av kjempegalaksen M87, 55 millioner lysår fra Jorden. Sett fra Jorden er diameteren på ringen like liten som lengden på et kredittkort på Månens overflate.
Foto: EHT Collaboration

Kvasarfenomenet oppstår når enorme sorte hull i midten av galakser sluker store mengder materiale og samtidig danner to jetstråler som peker hver sin vei. Enorme energimengder frigjøres når stoff faller inn i superhullet og forårsaker at fenomenet kan ses på mange milliarder lysårs avstand. Undersøkelsene av AT2019quz gjør det mulig å forstå både dette og andre av Universets mest ekstreme og energirike fenomen langt bedre enn tidligere.

Nobelpris for oppdagelse av sort hull

Det har de siste årene blitt gjort en rekke oppsiktsvekkende oppdagelser knyttet til sorte hull, for eksempel den første oppdagelsen av et mellomtungt sort hull, det nærmeste kjente sorte hullet, rekordkraftig utbrudd fra sort hull, det første bildet av et sort hull, det yngste sorte hullet vi kjenner i Melkeveien, og ikke minst hvordan sorte hull blir dannet.

Sist uke ble det kunngjort at årets nobelpris i fysikk tildeles 3 personer: Reinhard Genzel and Andrea Ghez  for deres oppdagelse av at objektet Sgr A* i sentrum av Melkeveien er et supermasssivt, kompakt objekt, og at den eneste mulige forklaringen er at det er snakk om et sort hull. Roger Penrose fikk prisen for oppdagelsen av at generell relativitetsteori gir en robust forutsigelse av dannelsen av sorte hull.

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

MER INFORMASJON

Pressemelding fra ESO

Flere saker om sorte hull