24.08.24: Kulehopen Omega Centauri, som er synlig fra sydlige breddegrader, er med størrelse som fullmånen og med 10 millioner stjerner et av himmelens mest fascinerende objekter. Nyere forskning tyder på at kulehopen i virkeligheten er kjernen i en dverggalakse som Melkeveien en gang har slukt, og denne teorien har nå blitt kraftig styrket av oppdagelsen av en sjelden type sort hull.

av Knut Jørgen Røed Ødegaard

Omega Centauri, den største og mest lyssterke kulehopen på himmelen, observert med romteleskopet Hubble.
Foto: ESA/Hubble & NASA, M. Häberle

Av alle Melkeveiens over 150 kjente kulehoper er Omega Centauri størst og mest imponerende. Objektet befinner seg 17 700 lysår unna oss, og i likhet med andre objekter i stjernebildet Kentauren, slik som Alfa Centauri (med vår nærmeste nabo Proxima Centauri kan Omega Centauri bare observeres fra sydlige breddegrader. Kulehopen er synlig uten kikkert, har vært kjent helt siden antikken og ble først oppfattet som en stjerne, deretter med oppfinnelsen av teleskopet på 1600-tallet som en tåke og fra 1830-tallet som en stjernehop. Objektet er et fantastisk syn i kikkerter, og sett fra mørke områder er den nesten like stor som Månen i utstrekning på himmelen.

Moderne instrumenter viser oss at objektet er en ekstremt tett klump med rundt 10 millioner stjerner innenfor en diameter på 150 lysår og at det har rundt 4 millioner solmasser. Kulehoper er kjent for å inneholde noen av de eldste stjernene i Universet, og i mange av disse hopene ble alle stjernene dannet omtrent samtidig – de inneholder bare en eller to stjernepopulasjoner og har derfor også omtrent samme sammensetning. Men selv om Omega Centauri er svært gammel – rundt 12 milliarder år – varierer stjernenes aldersfordeling og kjemiske sammensetning kraftig. I tillegg har Omega Centauri rundt 10 ganger flere stjerner enn normalt i en kulehop, den roterer mye raskere enn normalt for kulehoper og har derfor en ganske flattrykt form.

Disse spesielle egenskapene til stjernene i Omega Centauri har tydet på at Omega Centauri har en annen opprinnelse enn de fleste andre kulehoper: Trolig er det snakk om kjernen til en dverggalakse som en gang ble slukt av Melkeveien!

Detaljbilde av den svært stjernetette kjernen til Omega Centauri.
Foto: ESA/Hubble & NASA, M. Häberle

En uvanlig type sort hull

En internasjonal forskergruppe har nå brukt mer enn 500 bilder tatt med romteleskopet Hubble til å kartlegge bevegelsene til 1,4 millioner av hopens stjerner. Dette er den mest omfattende katalogen over stjernebevegelser for noen stjernehop så langt. De nitidige analysene avslørte at 7 stjerner i midten av kulehopen beveger seg ekstremt fort – så fort at de skulle ha forlatt hopen uten å komme tilbake. Det må være et objekt med svært sterk tyngdekraft som klarer å holde disse stjernene i bane. Siden bildene ikke viser noen lyskilde i dette området, er den eneste sannsynlige forklaringen at det er snakk om et sort hull med minst 8200 ganger Solens masse.

De sorte hullene som er funnet til nå kommer i to kategorier:

• De med «stjernemassse» som har blitt dannet av døende stjerner med stor eller svært stor masse. Disse sorte hullene er suverent mest tallrike, finnes i store områder av galaksene og har masser opp til rundt 100 ganger Solens.
  
  
• Supermassive hull som finnes i midten av galaksene og som har fra noen millioner til mange milliarder ganger mer masse enn Solen.
  
  
• Det sorte hullet i midten av Omega Centauri vil falle utenfor begge disse kategoriene og være et såkalt middelstungt sort hull (IMBH). Vi har en rekke indikasjoner på slike sorte hull i andre galakser, men bevisene er som regel mindre overbevisende enn når det er snakk om supermassive hull.

Målingene av stjernebevegelsene i midten av Omega Centauri gir oss derfor unike bevis for et sort hull av denne sjeldne typen. Flere studier har tidligere antydet at det kan finnes et slikt sort hull i dette objektet, men disse resultatene har igjen blitt bestridt av andre undersøkelser nettopp fordi man ikke har observert hurtige stjernebevegelser.

Bildet viser posisjonen til det mellomstore sorte hullet i Omega Centauri. Dette sorte hullet er 17 700 lysår unna, mens avstanden til det langt større (4,3 millioner solmasser) sorte hullet i Melkeveiens sentrum er 26 000 lysår. Det venstre bildet viser kulehopen Omega Centauri som er en ekstremt tett ansamling av stjerner. Bildet i midten viser detaljer i hopens kjerneområde, og mange enkeltstjerner kan ses. Det høyre bildet viser posisjonen til det antatte mellomtunge sorte hullet.
Foto: ESA/Hubble & NASA, M. Häberle

Vår melkevei er en kannibal!

Vår galakse Melkeveien er omgitt av en rekke dverggalakser – vi kjenner 61 innenfor en avstand på 1,4 millioner. Selv om ikke alle disse nødvendigvis går i bane rundt Melkeveien, er det i løpet av mange milliarder år en rekke dverggalakser som kommer nær nok til å bli slukt.

Noen av Melkeveiens satellittgalakser.
Illustrasjon: Wikipedia

I denne prosessen blir dverggalaksens ytre deler revet bort fra resten av dverggalaksen og fordeler seg i Melkeveien som er stjernestrøm – flere slike er identifisert. Men den tette kjernen til dverggalaksen har så sterk tyngdekraft at den klarer å stå imot tidevannskreftene fra Melkeveien og derfor holder seg samlet.

Som nevnt over det mye som tyder på at Omega Centauri nettopp er kjernen til en dverggalakse som har blitt slukt av Melkeveien. Siden de ytre delene ble revet bort, kunne ikke det sorte hullet i kjernen lenger vokse og «frøs i tid» med den massen det hadde da galaksen ble slukt av Melkeveien.

Oppdagelsen av det mellomtunge sorte hullet er derfor ytterligere et bevis for at Omega Centauri virkelig er kjernen til en galakse som har blitt slukt av Melkeveien.

Store oppdagelser

Denne fascinerende oppdagelsen gir oss fantastisk ny viten på flere områder:

• Det beste beviset til nå for at mellomtunge sorte hull eksisterer
  
  
• Bevis for at Omega Centauri er kjernen til en dverggalakse som har blitt slukt av Melkeveien
  
  
• Det nærmeste store sorte hullet vi kjenner (kjempehullet i Melkeveiens sentrum er 26 000 lysår unna oss) – funnet vil gi oss fantastiske muligheter for å studere hva som skjer rundt et slikt fenomen.

MER INFORMASJON

phys.org: Hubble finds evidence for rare black hole in Omega Centauri

Pressemelding fra ESA

Phys.org: Astronomers find the nearest massive black hole, a missing link in massive black hole formation

astroevents.no. Flere saker om sorte hull