Alai

Sorte huller synes at være science fiction-stof (og har faktisk været med i mange science fiction-bøger og -film), så det er ikke ualmindeligt, at folk spekulerer på, om sorte huller er virkelige. Det viser sig, at svaret er ja, selv om de fleste forskere i lang tid var overbevist om, at sorte huller var rent teoretiske objekter.

Er sorte huller virkelige? Idéen om et sort hul

Begrebet sort hul blev først udtænkt af en engelsk amatørastronom ved navn John Michell i 1783. Michell arbejdede under den newtonske antagelse, at lyspartikler havde masse. Så ved hjælp af Newtons ligning for tyngdekraften foreslog Michell, at hvis der var et objekt med 500 gange solens radius, men med solens gennemsnitlige massefylde, så ville dets flugthastighed være hurtigere end lysets hastighed. Nogle få år senere kom den franske matematiker og astronom Simon Pierre Laplace til en lignende konklusion på spørgsmålet: “Er sorte huller virkelige?”

Desværre blev Michells og Laplaces spekulationer ikke taget alvorligt i det videnskabelige samfund, fordi der simpelthen ikke var noget bevis for, at sådanne eksotiske objekter eksisterede i universet, eller svar er sorte huller virkelige? Desuden bekræftede Thomas Youngs dobbeltspalteeksperiment i 1803 lysets bølgenatur, og det syntes umuligt, at tyngdekraften kunne have nogen indflydelse på masseløse bølger.

Men i 1905 brugte Einstein den fotoelektriske effekt til at demonstrere, at lys består af masseløse partikler kaldet fotoner. Desuden beviste hans generelle relativitetsteori, der blev offentliggjort i 1915, at tyngdekraften kunne påvirke disse partikler, selv om de ikke havde nogen masse. Ifølge relativitetsteorien skyldes tyngdekraften, at massive objekter forvrænger den omgivende rumtid (de tre rumlige dimensioner og tiden kombineret i et firedimensionalt kontinuum). Da selv masseløse partikler som f.eks. fotoner bør adlyde rumtidens krumning, kan tyngdekraften faktisk påvirke lyset.

I 1916 løste Karl Schwarzschild Einsteins generelle relativitetsligninger for at bestemme radius for et objekt, hvis flugthastighed ville overskride lysets hastighed. Einstein selv hævdede imidlertid, at muligheden for et sort hul ikke var andet end et matematisk kuriosum – en interessant forudsigelse af den generelle relativitetsteori, men ikke en præcis skildring af virkeligheden. Først i midten af det tyvende århundrede, da neutronstjerner blev opdaget, begyndte astrofysikere for alvor at overveje, om objekter så kompakte som sorte huller rent faktisk kunne eksistere.

Evidens for sorte huller

I de seneste årtier har forskerne indsamlet mange observationelle beviser til besvarelse af spørgsmålet: “Er sorte huller virkelige?” Som navnet antyder, kan vi ikke se selve sorte huller, men vi kan observere den virkning, som et sort hul har på dets omgivelser. Når sorte huller fortærer stoffet omkring dem, danner dette materiale en akkretionsskive, som primært udstråler i røntgenbåndet af det elektromagnetiske spektrum.

Dertil kommer, at når sorte huller optræder i flere stjernesystemer, kan vi være vidne til deres gravitationseffekter på de synlige ledsagestjerner. Faktisk blev den første egentlige kandidat til et sort hul, Cygnus X-1, der blev opdaget under en ballonflyvning i 1964 på grund af sin stærke røntgenemission, senere anerkendt som et sort hul på grund af dets gravitationseffekt på en massiv stjerne i tæt kredsløb om en massiv stjerne. På samme måde blev det supermassive sorte hul i Mælkevejens centrum, Sagittarius A*, bekræftet af astronomer, der overvågede stjernen S0-2’s (forkortet S2) bane i løbet af dens 15 ½ år.

Er interessen vakt? Dyk dybere ned: Lær, hvordan astronomer afslører sorte hullers historie, find ud af, hvordan sorte huller kan have formet universet, og tag et kig på et nyt verdensomspændende instrument, som en dag snart vil gøre det muligt for os at afbilde et sort hul. Indtast din e-mail for at tilmelde dig Sky and Telescope-nyhedsbrevet og downloade din GRATIS e-bog om sorte huller.