Alai

Svarta hål verkar vara science fiction (och har i själva verket spelat huvudrollen i många science fiction-böcker och -filmer), så det är inte ovanligt att folk undrar om svarta hål är verkliga. Det visar sig att svaret är ja, även om de flesta forskare länge var övertygade om att svarta hål var rent teoretiska objekt.

Är svarta hål verkliga? Idén om ett svart hål

Begreppet svart hål uppfanns för första gången av en engelsk amatörastronom vid namn John Michell år 1783. Michell arbetade med Newtons antagande att ljuspartiklar hade massa. Med hjälp av Newtons gravitationsekvation föreslog Michell att om det fanns ett föremål med 500 gånger solens radie, men med solens genomsnittliga densitet, skulle dess flykthastighet vara snabbare än ljusets hastighet. Några år senare kom den franske matematikern och astronomen Simon Pierre Laplace fram till en liknande slutsats på frågan om svarta hål existerar.

Tyvärr togs Michells och Laplaces spekulationer inte på allvar i forskarvärlden eftersom det helt enkelt inte fanns några bevis som tydde på att sådana exotiska objekt existerade i universum, eller svara på frågan om svarta hål existerar. Dessutom bekräftade Thomas Youngs dubbelspaltsexperiment 1803 ljusets vågkaraktär, och det verkade omöjligt att gravitationen skulle kunna påverka masslösa vågor.

Men 1905 använde Einstein den fotoelektriska effekten för att visa att ljuset består av masslösa partiklar som kallas fotoner. Dessutom bevisade hans allmänna relativitetsteori, som publicerades 1915, att gravitationen kan påverka dessa partiklar trots att de saknar massa. Enligt relativitetsteorin är gravitationskraften ett resultat av att massiva föremål förvränger den omgivande rumtiden (de tre rumsliga dimensionerna och tiden kombinerade i ett fyrdimensionellt kontinuum). Eftersom även masslösa partiklar som fotoner bör lyda rumtidens krökning kan gravitationen faktiskt påverka ljuset.

1916 löste Karl Schwarzschild Einsteins allmänna relativitetsekvationer för att bestämma radien för ett objekt vars flykthastighet skulle överstiga ljusets hastighet. Einstein själv hävdade dock att möjligheten av ett svart hål inte var något annat än en matematisk kuriositet – en intressant förutsägelse i den allmänna relativitetsteorin, men inte en korrekt skildring av verkligheten. Inte förrän i mitten av 1900-talet, när neutronstjärnor upptäcktes, började astrofysikerna på allvar överväga om så kompakta objekt som svarta hål faktiskt kunde existera.

Evidens för svarta hål

Under de senaste decennierna har forskarna samlat in många observationsbevis för att kunna besvara frågan: ”Är svarta hål verkliga?”. Som namnet antyder kan vi inte se själva svarta hålen, men vi kan observera den effekt som ett svart hål har på sin omgivning. När svarta hål slukar materien runt omkring dem bildar detta material en ackretionsskiva, som främst strålar i röntgenbandet i det elektromagnetiska spektrumet.

För övrigt kan vi, när svarta hål förekommer i multipla stjärnsystem, bevittna deras gravitationseffekter på de synliga kompanjonstjärnorna. Faktum är att den första riktiga kandidaten för ett svart hål, Cygnus X-1, som upptäcktes under en ballongflygning 1964 på grund av sin starka röntgenstrålning, senare erkändes som ett svart hål på grund av dess gravitationseffekt på en massiv stjärna som kretsar tätt kring den. På samma sätt bekräftades det supermassiva svarta hålet i Vintergatans centrum, Sagittarius A*, av astronomer som övervakade omloppsbanan för stjärnan S0-2 (förkortat S2) under dess 15 ½ år långa period.

Intresset är väckt? Dyk djupare: lär dig hur astronomer avslöjar svarta håls historia, ta reda på hur svarta hål kan ha format universum och ta en titt på ett nytt världsomspännande instrument som en dag snart kommer att göra det möjligt för oss att faktiskt avbilda ett svart hål. Ange din e-postadress för att ansluta dig till Sky and Telescope-nyhetsbrevet och ladda ner din kostnadsfria e-bok om svarta hål.