Nogle sorte huller er alt andet end sorte - og videnskabsmænd fandt 75,000 af de lyseste

Når de mest massive stjerner dør, kollapser de og danner nogle af de tætteste objekter, der er kendt i universet: sorte huller. De er de "mørkeste" objekter i kosmos, da ikke engang lys kan undslippe deres utroligt stærke tyngdekraft.

På grund af dette er det umuligt at afbilde sorte huller direkte, hvilket gør dem mystiske og ret forvirrende. Men vores ny forskning har testet en måde at få øje på nogle af de mest glubske sorte huller af alle, hvilket gør det nemmere at finde dem begravet dybt i fjerne galaksers hjerter.

På trods af navnet, ikke alle sorte huller er sorte. Mens sorte huller findes i mange forskellige størrelser, er de største i centrum af galakser og vokser stadig i størrelse.

Disse "supermassive" sorte huller kan have en masse på op til a milliard sole. Det sorte hul i centrum af vores egen Mælkevejsgalakse - kaldet Sagittarius A*, hvis opdagelse modtog 2020 Nobelprisen i fysik- er ret rolig. Men det er ikke tilfældet for alle supermassive sorte huller.

Hvis materiale som gas, støv eller stjerner kommer for tæt på et sort hul, bliver det suget ind af den enorme tyngdekraft. Når det falder mod det sorte hul, bliver det opvarmet og bliver utroligt lyst.

Lyset produceret af disse "lyse sorte huller" kan spænde over hele det elektromagnetiske spektrum, fra røntgenstråler til radiobølger. Et andet navn for de lyse sorte huller i centrum af galakser er "aktive galaktiske kerner" eller AGN. De kan lyse billioner af gange stærkere end solen og kan nogle gange endda overstråle alle stjernerne i dens galakse.

De lyseste sorte huller

Nogle AGN spyr voldsomt stof ud via et jetfly, som rejser millioner af kilometer gennem rummet og kan ses af radioteleskoper. Andre producerer "vinde" i centrum af galaksen, der er i stand til at skubbe enhver gas (det brændstof, der er nødvendigt for, at stjerner kan dannes) ud af galaksen.

Med sådanne destruktive kræfter i midten af ​​en galakse er astronomer sikre på, at dette må have en stor indflydelse på selve galaksen. Vi ved, at de fleste galakser er langsomt slukke for deres stjernedannelsesprocesser, og AGN er måske en af ​​synderne.

AGN kan derfor ikke kun hjælpe os til bedre at forstå undvigende sorte huller, men at studere dem lærer os også om galakser selv.

Find lyse sorte huller

Afhængigt af hvor meget et sort hul "spiser", hvilken galakse det befinder sig i, og den vinkel, vi kan se det fra, kan AGN se meget forskellige ud. Selv når man ser på den samme galakse, kan en astronom med et røntgenteleskop se det gløde og opdage et AGN, hvorimod en anden astronom, der bruger et radioteleskop, måske ikke ser noget, hvis AGN ikke tilfældigvis producerer jetfly, der er synlige i radiospektrum.

På grund af dette troede man, at de alle var forskellige objekter, men ved at se på de samme objekter med forskellige teleskoper opdagede astronomer, at de havde mange ligheder, og indså fordelene ved at bruge mere af det elektromagnetiske spektrum til at finde dem.

Den relative lysstyrke af en galakse på tværs af forskellige dele af det elektromagnetiske spektrum kaldes dens "spektrale energifordeling." Dette kan bruges til at måle, hvor mange stjerner der er i en galakse, hvor gamle de er, hvad de er lavet af, og hvor meget støv der blokerer for lyset.

I vores forskning offentliggjort in Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society, viser vi, at denne teknik også kan bruges til at spotte AGN. Det betyder, at vi nu ikke kun kan måle egenskaberne og historierne for stjernerne i galaksen, men også lysstyrken af ​​dets centrale sorte hul.

Det er ikke en simpel ting at gøre. Forskellen mellem stjernelys og lyset fra en AGN er utroligt subtil, så det er muligt at forveksle unge stjerner med et lyst sort hul og omvendt.

I Australien har astronomer været ved hjælp af australske teleskoper at lave 3D-kort over galakser i bestemte pletter på himlen. Disse kort lader os gennemsøge hundredtusindvis af galakser, der strækker sig over 11 milliarder års historie, for mulig AGN.

Ved at anvende vores nye metode på 700,000 galakser identificerede og kvantificerede vi mere end 75,000 AGN for at begynde at forstå, hvordan deres antal har udviklet sig over tid, og hvordan de har påvirket deres værtsgalakser. Astronomer mener, at antallet af AGN i universet er forbundet med mængden af ​​stjernedannelse, som vi ved var næsten ti gange højere for omkring 10 milliarder år siden. Men indtil vi kan være sikre på, at vi har identificeret al AGN på tværs af kosmisk tid i vores galakseprøver, ved vi det ikke med sikkerhed.

Lige nu diskuterer det astronomiske samfund stadig lidenskabeligt karakteren af ​​aktive sorte huller. Selvom vi endnu ikke har besvaret de spørgsmål, der er nødvendige for at dulme debatten, er vi et skridt tættere på pålideligt at kunne spotte disse fascinerende objekter i galakser. Og det er et vigtigt skridt i retning af at kaste mere lys over mysteriet med sorte huller.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.

Billede Credit: NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al., CC BY-SA

Kilde: https://singularityhub.com/2021/12/31/some-black-holes-are-anything-but-black-and-scientists-found-75000-of-the-brightest-ones/