TEMA: Sorte huller

Din krops byggesten, atomerne, kommer fra universet. I en række temaartikler stiller vi skarpt på, hvor de forskellige grundstoffer kommer fra. Mange af grundstofferne i din krop kommer fra store stjerner, men hvad sker der egentlig når store stjerner dør? Vi ser nærmere på universets tunge drenge i denne artikel.

Skrevet af Katrine Skovgaard Rasmussen

 

Din krops byggesten, atomerne, kommer fra universet. I en række temaartikler stiller vi skarpt på, hvor de forskellige grundstoffer kommer fra. Mange af grundstofferne i din krop kommer fra store stjerner, men hvad sker der egentlig når store stjerner dør? Vi ser nærmere på universets tunge drenge i denne artikel.

 

Stjerner fungerer som grundstoffabrikker ude i universet. Her går lettere grundstoffer sammen til tungere. Det kan du læse mere om i vores artikel om stjerner. Når store stjerner dør sker det i en supernova-eksplosion. Den voldsomme eksplosion efterlader en meget tung rest – en neutronstjerne; og hvis den er rigtig tung – et sort hul.

 

Sorte huller er noget af det, som du kan blive klogere på i den nye udstilling.

 

Voldsom tyngdekraft

Sorte huller er ikke huller som vi kender det. Det er en samling af materiale, der er så tæt sammenpresset, at tyngdekraften er enormt stor. Så stor, at intet kan slippe væk fra det. Selv ikke lyset. Fordi lys ikke kan undslippe det sorte hul, kan vi ikke se det, det modsatte af lys er mørke og mørke i universet er sort, og det er derfor, at det har fået det navn.

 

Ordet hul er særlig misvisende, da der ikke er tale om et reelt hul i de tre dimensioner, som vi kan opfatte. Vi kalder det et hul i rumtiden, men rumtiden har tiden som en fjerde dimension, og derfor kan vores hjerne have svært ved at forstå det. Det var Albert Einstein, der første gang forudsagde, at der burde findes sorte huller i hans generelle relativitetsteori, og navnet har altså hængt ved.

 

Sorte huller er et af de mest voldsomme fænomener i universet og alt, der kommer for tæt på, vil blive fanget af tyngdekraften. Når det først er inde i det sorte hul, er der ingen chance for at undslippe.

 

Så ikke engang lyset kan undslippe et sort hul. Til gengæld mener man, at sorte huller er årsag til nogle af de fænomener, som lyser kraftigst i hele universet. Det sker, når materiale omkring et sort hul, der er i færd med at falde ind mod det sorte hul, bliver opvarmet til flere tusinde grader og begynder at lyse. Dette kalder man for en kvasar, og vi ser dem i centrum af mange galakser.

 

Flere slags sorte huller

Der findes sorte huller i mange størrelser og med forskellige egenskaber. Sorte huller kan nok dannes på mange forskellige måder, og det er ikke dem alle som forskerne har lige godt styr på. Men nogle af de sorte huller er nok dannet når store stjerner dør.

 

Når stjerner, der vejer mere end 8 gange vores sol, dør, så kollapser det indre i stjernen til et sort hul. Der findes også ekstremt tunge sorte huller - supermassive sorte huller, som man kalder dem. De befinder sig i centrum af de fleste, hvis ikke alle, galakser - og vores galakse er ingen undtagelse.

 

I hjertet af Mælkevejen findes der noget, som udsender energi i mange forskellige bølgelængder. Man mener, at energien kommer fra gas, der er på vej til at falde ind i det supermassive sorte hul, Sagittarius A. Man har desuden regnet sig frem til, at der i hjertet af Mælkevejen findes der noget, som styrer stjernernes bevægelser – noget, som vejer millioner gange af hvad Solen vejer, men som fylder et område mindre end Solsystemet. Forklaringen er et supermassivt sort hul.

 

Indirekte observationer

Selv om vi ikke kan se sorte huller, har vi mange indirekte observationer, som fortæller os, at de findes. Vi kan observere den effekt som sorte huller har på sine omgivelser - og den er dramatisk. Hvis en stjerne eller stjernetåge kommer for tæt på et sort hul, bliver den trukket ind i det sorte huls tyngdefelt.

 

Støvet og gassen som trækkes ind mod det sorte hul former sig som en skive af ekstremt varmt stof, der trækkes ind mod midten, hvor det til sidst forsvinder ind mod det sorte hul. Tæt på det sorte hul har gasserne en høj hastighed og udsender stråling, som vi kan observere. Hvis lyset fra skiven omkring supermassive sorte huller er meget kraftigt, kategoriserer man det som en kvasar - et af de mest energirige fænomener i universet.

 

Huller i universet

Vi har tidligere talt om, at rumtiden er de tre dimensioner, som vi kan se og så også tiden. Rumtiden er et begreb som Einstein brugte i forbindelse med sin generelle relativitetsteori til at beskrive et tredimensionelt rum med en ekstra dimension i form af tid. Når man nærmer sig et sort hul går tiden langsommere, fordi rumtiden bøjes så kraftigt af det sorte huls tyngdekraft.

 

Den mystiske midte

Der er endnu meget, vi ikke ved om sorte huller - mest mystisk er nok singulariteten, som findes i hjertet af et sort hul. Her kan ingen af fysikkens love beskrive, hvad der sker – selv ikke relativitetsteorien.

 

I centrum af et sort hul er tyngdekraften og tætheden uendelig store. I teorien vil et objekt, som bliver indfanget af et sort huls tyngdekraft, blive presset sammen til ét enkelt punkt, når det kommer for tæt på et sort hul.

 

Tyngdekraften i et sort hul er så stærk, at hastigheden det kræves for at undslippe overgår lysets hastighed. Grænsen for, hvor lys ikke længere kan undslippe det sorte huls tyngdekraft, kaldes begivenhedshorisonten.

 

Hvis vi forestiller os, at en astronaut var inde i et sort hul, og hun forsøgte at sende signaler ud af det sorte hul, ville det faktisk ikke være muligt for os at opfange signalerne - information kan nemlig ikke undslippe.

 

Fremtidens forskning

Der er forskellige eksperimenter og projekter som prøver at beskrive sorte huller. Event Horizon Telescope-projektet er et forsøg på, for første gang i historien, at observere et supermassivt sort huls begivenhedshorisont. For at kunne gøre det, har videnskabsmænd bygget et virtuelt teleskop, der er lige så stort som Jorden. Ved at forene kræfterne fra radioteleskoper rundt omkring på kloden, vil man formentlig være i stand til at kunne skabe til billede af det supermassive sorte hul i centrum af Mælkevejen.

Det vil være et stort øjeblik, hvis vi endelig kan se et sort hul direkte, især fordi, der stadig er mange ubesvarede spørgsmål om sorte huller, såsom: Hvilken rolle spiller sorte huller i forhold til udviklingen af galakser? Hvad kan vi sige om forholdet mellem det sorte huls masse, og den energi det sender ud? Kan vi kortlægge skiven af stof, der er omkring et sort hul? Hvordan opfører rumtiden sig omkring et sort hul? Det er bare nogle af de spørgsmål, som man arbejder med at finde svar på i fremtiden.