Ingrid Engström
2010-05-04
Svarta hål i samband med galaxer och galaxkärnor
Allt i rymden är så ofattbart stort, gammalt och avlägset att det svindlar när man läser om det.
Något av de mest fascinerande och spännande fenomenen i vårt universum tycker jag ändå att
svarta hål utgör. För några månader sedan försökte man vid laboratoriet i Cern återskapa det
tillstånd som fanns vid Big Bang. Då hotade olyckskorparna med skräckscenariot att ett svart
hål kunde skapas vid försöket. Lyckligtvis hände inte detta utan jorden snurrar vidare.
Den populärvetenskapliga tidskriften Forskning & Framsteg har i flera artiklar tagit upp nya
rön i utforskandet av svarta hål. Jag kommer nedan att referera till en sådan, men nu först till
definitionen. Ett svart hål är en kropp med så stark dragningskraft att ingenting, inte ens ljus,
kan lämna kroppen. Alla himlakroppar har gravitation av olika styrka. För att kunna lämna
exempelvis jorden måste en raket komma upp i minst 11,2 km/s och detta kallas
flykthastighet. Med ökande massa och samtidigt minskande radie krävs allt högre
flykthastigheter. Solens är då 617 km/s medan en vit dvärgs är 5000 km/s. Då radien
underskrider en viss gräns för en given massa så kommer flykthastigheten att vara högre än
ljusets hastighet. Tar man solens massa och krymper dess radie till 3 km inträffar detta
(Fransson s.149).
En sådan här radie kallas för Schwarzschildradien (=2GM/c2). Komprimeras en kropp så att
dess radie underskrider Schwarzschildradien så kan ljuset alltså inte lämna den och det är
därför benämningen svart hål uppkommit. Kroppen har i detta stadium kollapsat helt och
hållet. Idag vet man inte hur långt detta går eftersom täthet och temperaturer når höjder som
går utanför våra fysikaliska begrepp. Även då massan helt kollapsat så inverkar
Schwarzschildradien – även kallad horisonten eftersom inget ljus kan tränga ut. Snuddar
något vid den, så sugs detta in mot centrum av det svarta hålet (Fransson s.149).
Svarta hål har massor som kan variera mellan 1 miljon till 1 miljard solmassor (Fransson
s.146).
I vår galax finns ett svart hål som långsamt slukar allt i dess väg. Runt om kretsar stjärnor
med en omloppstid på 9000 km/s. Omloppsrörelsen är det som avslöjar det svarta hålet med
en massa på närmare 4 miljoner gånger solens. Trots allt är detta ganska fredligt jämfört med
andra galaxers där mer våldsamma saker händer. Det tycks som om de svarta hålen redan
skapats vid galaxernas födelse (Forskning & Framsteg s.55).
Startade Big Bang med ett svart hål - undrar jag medan jag läser. Ska då allt bli ett svart hål
igen i en oändlig ofattbar cyklisk gång?
Svarta hål anses alltså finnas i alla galaxer. Utseendet skiljer sig mellan de aktiva galaxerna
men detta till trots så har de ändå många likheter. Galaxer - till skillnad mot stjärnor – sänder
ut all slags strålning. Det innebär allt från långa radiovågor till gammastrålning. Grunden för
detta är att i supermassiva svarta hål frigörs enorma mängder gravitationsenergi som i sig är
tusenfalt mer än summan av strålningen från galaxens alla stjärnor och emissionsområdet
kallas för galaxkärna .
Man har med rymdteleskopet Spitzer konstaterat att de aktiva galaxkärnorna är fler än man
ansett tidigare. Stoft som omger flera av dem har blockerat en stor del av ljuset. De mest
extrema galaxkärnor är kvasarerna där ljuset är så starkt att de dränker ljuset från galaxens
stjärnor. De kvasarer vi kan observera är oerhört avlägsna vilket deras strålar avslöjar, strålar
1
Ingrid Engström
2010-05-04
som kanske färdats mot oss i 10 miljarder år. Eftersom inga kvasarer finns i vår närhet så dras
slutsatsen att de är relativt kortlivade (Forskning & Framsteg s.55).
I vår närhet finns lugnare galaxkärnor vars strålning astronomerna bland annat studerar. Det
rör sig om mycket energirik röntgenstrålning som faktiskt tränger igenom omgivande stoft
och kan ge information om tillståndet runt det svarta hålet och artikelförfattaren är en av dem
som försöker tolka hur variationerna i strålningen ska förklaras (Forskning & Framsteg s.56).
Vad man hittills kommit fram till är att de aktiva galaxkärnorna i dess mitt synes bestå av ett
roterande svart hål varifrån två jetstrålar skjuter ut åt varsitt håll från rotationsaxeln där en
skiva av gas roterar runt hålet. Jetstrålarna har nästan ljusets hastighet och de enorma
energimängder som frigörs slutar aldrig förundra de engagerade astronomerna. Elektronerna i
jetstrålarna har sådan fart att de kan röra sig i rak linje i hundratusentals ljusår och de alstrar
alla typer av strålning, från långvågigt till högfrekvent röntgenstrålning, innan de så
småningom bromsas upp av gas i rymden mellan galaxer. Mer information om förhållanden
förväntas komma med det europeiska rymdprojektet LISA som ska sändas upp år 2015 och
bestå av tre sammanlänkade satelliter med instrument som ska fånga upp gravitationsvågor i
rymden (Forskning & Framsteg s.57).
I refererad artikel sägs att forskarna gärna vill få mer detaljkunskap om kopplingen mellan en
galax och dess svarta hål och att man vet fortfarande förvånansvärt lite om hur galaxer
bildades från början. Även om bilder från Hubbleteleskopet visar att galaxerna utvecklats
relativt mycket, så är tidpunkten för födelsen utom räckhåll. Hoppet ställs till rymdteleskopet
JWST som ska ta över rollen från Hubble kring år 2013. Vad man tror är att galaxer uppstått
av ansamlingar av mörk materia som kolliderat och dragit till sig den lilla del av vanlig
materia – alltså väte och helium – som funnits runt omkring (Forskning & Framsteg s.57).
Vi får se vad svaret så småningom blir. Författaren säger avslutningsvis att historien lärt oss
att endast få vetenskapliga sanningar består. Han kastar fram tankar som den framstående
astronomen i Storbritannien Martin Rees diskuterar, nämligen att det finns ett multiuniversum
som vårt universum är en del av bland oändligt många andra (Forskning & Framsteg s.59)
Det finns också spekulationer om att man skulle kunna rädda sig undan till ett annat helt
annorlunda universum än vårt via en flyktväg genom ett svart hål. Tala om svindlande tankar!
Artikelförfattarens sista slutsats är att oavsett om en tunnel av det här slaget är realistisk eller
ej, så är det med fascination man kan konstatera att det är just svarta hål som verkar ha en
vital roll i universums historia - såväl i dess uppkomst som i dess avslutning (Forskning &
Framsteg s.59).
Referenser
Fransson C.: Modern kosmologi Ht 06, Institutionen för astronomi, Stockholms universitet.
Forskning & Framsteg 4/2007, Galaxernas svarta hål, s. 54-59.
2
