Astronomer vid Stockholms universitet har upptäckt fler svarta hål från tiden när universum var mycket ungt. Det här ger nya ledtrådar till förståelsen av hur supermassiva svarta hål bildades genom stjärnkollapser.
– Bildningsmekanismen för tidiga svarta hål är en viktig del av pusslet om hur galaxer utvecklas, säger Matthew Hayes som är forskare inom astronomi vid Stockholms universitet.
Hur de första svarta hålen bildades i det tidiga universum är fortfarande inte helt klarlagt. Det är känt att supermassiva svarta hål, som kan väga mer än en miljard solar, finns i centrum av flera galaxer mindre än en miljard år efter Big bang, se faktaruta.
– Många av dessa objekt verkar ha större massa än vi trodde att de kunde ha så tidigt. Antingen bildades de med mycket massa eller så växte de extremt snabbt, säger Alice Young, doktorand vid Stockholms universitet.
Svarta hål i universums tidiga fas
För att förstå sambandet mellan utvecklingen av galaxer och svarta hål använde ett internationellt forskarlag Hubbleteleskopet. Med hjälp av det kunde astronomerna undersöka antalet svarta hål som finns i en samling ljussvaga galaxer från tiden då universum var väldigt ungt.
Tidigare har data från flera veckors observationer samlats in för denna region i rymden. Nu har forskarna fått fram nya data och även mätt variationer i galaxernas ljusstyrka, som är ett tydligt tecken på svarta hål. Tack vare variationerna kunde forskarna identifiera fler svarta hål än vad som tidigare hittats.
Massiva stjärnor kollapsade
Resultaten tyder på att vissa svarta hål sannolikt bildades när massiva stjärnor – som bara bestod av väte, helium och små mängder litium – kollapsade under de första miljarder åren av kosmisk tid. Den här typer av stjärnor kan bara existera väldigt tidigt i universum. Stjärnor som bildats senare är nämligen förorenade av nya ämnen.
Andra alternativ för bildandet av svarta hål inkluderar kollapsande gasmoln, sammanslagningar av stjärnor i massiva kluster och tidiga svarta hål som bildades under universums första sekunder.
Nyckel till galaxernas utveckling
Den nya informationen om hur svarta hål bildas kan bidra till mer exakta modeller av hur galaxer tar form.
– Med hjälp av modellerna för hur svarta hål växer kan vi placera beräkningarna för hur galaxer utvecklas på en mer fysikaliskt motiverad grund, med ett exakt schema för hur svarta hål kom till genom kollapsande massiva stjärnor, säger Matthew Hayes.
Big bang – universums startpunkt
Big bang är den mest vedertagna förklaringen till hur universum uppstod. Enligt astronomernas teori tog vårt universum form från en mycket tät samling materia i rymden.
För ungefär 13,8 miljarder år sedan expanderade den här koncentrerade punkten snabbt – och sträckte ut sig för att bli så stort som universum är nu. Men det fortsätter hela tiden att växa.
Det går till exempel att mäta att universum expanderar genom att studera olika galaxer och deras förhållande till varandra över tid.
Med Big bang uppstod rum, tid och materia. Vad fanns då före denna händelse? Svaret är att det vet man inte. Det är idag inte möjligt att se längre tillbaka i tiden än ögonblicket efter att universum bildades.
Källor: Rymdstyrelsen och Wikipedia
Vetenskaplig studie:
Glimmers in the Cosmic Dawn: A Census of the Youngest Supermassive Black Holes by Photometric Variability”, Astrophysical Journal Letters.
