Nyopdaget sammenstød mellem to sorte huller forvirrer astrofysikerne

Simulation af sammenstødet mellem de to sorte huller, som blev detekteret 21. maj 2019 Illustration: Credit: N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) Collaboration)

For ca. halvandet år siden, den 21. maj 2019, opfangede to gravitationsbølgeobservatorier i USA og et i Europa endnu en rystelse i rumtiden.

Efter en række analyser har forskerne netop fremlagt deres data og konklusioner, som indikerer, at der var tale om et sammenstød mellem to sorte huller, der var henholdsvis ca. 85 og 66 gange så tunge som Solen.

Det førte til dannelsen af et nyt sort hul ca 142 gange så tungt som Solen. Den resterende masse blev konverteret til energi og spredte sig ud i Universet som gravitationsbølger, som har fået betegnelsen GW190521.

Det er efterhånden ikke ualmindeligt at detektere gravitationsbølger, som stammer fra kollisioner mellem sorte huller, men denne observation var spektakulær og forvirrer astrofysikerne.

Et sort hul i det forbudte område

Ifølge Einsteins generelle relativitetsteori er der intet, der sætter en grænse for størrelsen af sorte huller.

De kan i princippet være mikroskopiske - sådanne vil dog hurtigt forsvinde igen, som forudsagt af Stephen Hawking - eller de være gigantiske, som de sorte huller i midten af galakser, der kan være flere millioner eller milliarder gange så tunge som Solen.

Men der skal være en eller anden mekanisme, der kan danne sorte huller. Når vi taler om sorte huller, der er måske 5-20 gange så tunge som Solen, så dannes de ved kollaps af store stjerner.

Man kan kender også astrofysiske mekanismer, hvor stjerner, der er op til 130 gange så tunge som Solen, kan føre til dannelse af sorte huller, der op til 65 gange så tunge som Solen.

Astrofysikerne er også sikre på, at kæmpestjerner, der er omkring 200 gange så tunge som Solen, kan kollapse til sorte huller mere 120 gange så tunge som Solen.

På grund af en særlig form for ustabilitet hos stjerner, der er mellem ca. 130 og 200 gange så tunge som Solen, vil de ikke kollapse til et sort hul på samme måde. Derfor siges det populært, at der findes et 'forbudt' område for sorte huller, der er mellem ca. 65 og 120 gange så tunge som Solen.

Så hvordan et sort hul kan opstå, der er 85 gange så tung som Solen, er derfor noget af et mysterium.

Rygterne om eksistensen af dette mærkværdige sorte hul kom frem allerede sidste år, hvor Ingeniøren også skrev herom.

Læs også: Har astronomer fundet et sort hul, der ikke burde kunne eksistere?

Spekulationer

Det kan i princippet tænkes, at det er dannet ved et tidligere sammenstød mellem to lettere sorte huller.

Den mulighed afviser forskerne heller ikke i deres videnskabelige artikler om opdagelsen.

Der er også en teoretisk mulighed, at de detekterede gravitationsbølger kommer fra en helt anden form for voldsom hændelse i Universet. Den mulighed er også kommet under behandling, men den forekommer ikke særlig sandsynlig.

De observerede signaler passer godt overens med det, som man vil forvente at registrere efter et sammenstød mellem to sorte huller. Det får forskerne til at fremhæve, at det er altovervejende mest sandsynlige forklaring.

Da graviationsbølgeobservatorierne løbende opgraderes og nye anlæg er under opbygning andre steder i verden, venter mange på at se, om der skulle komme flere observationer af eksistensen af sorte huller i det ‘forbudte’ masseområde fra 65 - 120 solmasser, og det kan føre til nye forklaringer på, hvordan sådanne sorte huller kan opstå.

Emner : Universet