Fysiker ser ett svart hål explodera därute

 

Bild https://www.umass.edu  Sågs ett svart hål explodera? UMass Amhersts fysiker tycker det. Denna konstnärs koncept tar ett fantasifullt grepp om att föreställa sig små uråldriga svarta hål. Källa: NASAs Goddard Space Flight Center.

År 2023 kraschade en subatomär partikel, kallad neutrino, in i jorden med så hög energi att det borde ha varit omöjligt. Faktum är att det inte finns några kända källor någonstans i universum som kan producera så hög energi. 100 000 gånger högre än den högenergetiska partikel som någonsin producerats av Large Hadron Collider, världens kraftfullaste partikelaccelerator. 

Dock lade ett team fysiker vid University of Massachusetts Amherst nyligen fram en teori att något liknande kan hända när en speciell sort av svart hål, kallad ett "kvasi-extremalt primordialt svart hål", exploderar.  Sedan, 2023, fångades under  ett experiment kallat KM3NeT Collaboration den omöjliga neutrinon – precis den typ av bevis som UMass Amherst-teamet hade en hypotes om att vi snart skulle få se.

Men det fanns ett problem: Ett liknande experiment, kallat IceCube också det uppsatt för att fånga högenergikosmiska neutrinor, registrerade inte bara händelsen utan det hade aldrig registrerat något med ens en hundradel av denna  kraft. Om universum är relativt rikt av PBH och de exploderar ofta, borde vi då inte bli överösa med högenergirika neutrinor? Vad kan förklara avvikelsen?

"Vi tror att PBH (svarta hål som enligt en hypotes uppstod i universums barndom när materien var mycket tät) med en 'mörk laddning' det som kallas kvasi-extremala PBH:er är den saknade länken," beskriver Joaquim Iguaz Juan, postdoktoral forskare i fysik vid UMass Amherst och en av artikelns medförfattare. Den mörka laddningen är i princip en kopia av den vanliga elektriska kraften som vi känner den, men som inkluderar en mycket tung, i teorin version av elektronen som teamet kallar en "mörk elektron."

"Det finns andra, enklare modeller av PBH där ute," beskriver Michael Baker, medförfattare och biträdande professor i fysik vid UMass Amherst; "Vår mörkerladdningsmodell är mer komplex, vilket betyder att den kan ge en mer exakt verklighetsmodell. Det som är så intressant är att se att vår modell kan förklara detta annars oförklarliga fenomen."

"En PBH med mörk laddning," tillägger Thamm, "har unika egenskaper och beter sig på sätt som skiljer sig från andra, enklare PBH-modeller. Vi har visat att detta kan ge en förklaring till all den till synes inkonsekventa experimentella datan."

Teamet är övertygat om att deras mörkladdningsmodell PBH inte bara kan förklara neutrino utan också kan besvara mysteriet med mörk materia. "Observationer av galaxer och den kosmiska mikrovågsbakgrunden tyder på att någon form av mörk materia existerar," beskriver Baker.

"Om vår teori om mörka laddningar är sann," tillägger Iguaz Juan, "tror vi att det kan finnas en betydande population av PBH, vilket skulle stämma överens med andra astrofysiska observationer och förklara all saknad mörk materia i universum."

"Att observera denna högenergi-neutrinon var en otrolig händelse," avslutar Baker. "Det gav oss ett nytt fönster mot universum. Men vi kan nu vara på tröskeln till experimentell verifiering

Hawking strålning kan visa både urtida svarta hål och nya partiklar bortom Standardmodellen, och förklara mysteriet med mörk materia."

En rapport av händelsen är  publicerad av Physical Review Letters  där teamet beskriver inte bara den annars omöjliga neutrinon utan visar även  hur elementarpartikeln kan avslöja universums fundamentala natur.

Kanske är det mörk materia och inte ett svart hål i centrum av Vintergatan.

 

Bild https://www.ras.ac.uk/ Konstnärs tolkning av Vintergatan, där de innersta stjärnorna rör sig med nästan relativistiska hastigheter (definierade som hastigheter som utgör en betydande del av ljusets hastighet, vanligtvis  till 10 % eller mer) runt en tät kärna av mörk materia utan något svart hål i centrum. På större avstånd fortsätter halo-delen av samma osynliga mörka materia-fördelning att forma stjärnornas rörelser i galaxens utkanter och följer den karakteristiska rotationskurvan. Credit Valentina Crespi med flera. Licenstyp Attribution (CC BY 4.0)

Vintergatan har kanske inte ett supermassivt svart hål i sitt centrum som vi tror utan snarare en enorm klump av mörk materia som utövar samma gravitationsmässiga inflytande, beskriver ett team av internationella astronomer.

De tror att mörk materia som utgör större delen av universums massa kan förklara både den våldsamma rörelsen av stjärnor  bort från galaxens centrum och den mjuka, storskaliga rotationen av  materia i utkanten av Vintergatan kan förklaras av mörk materia.

Den utmanar den ledande teorin att Skytten A* (Sgr A*),  är ett  svart hål i hjärtat av vår galax och är ansvarigt för de observerade banorna för en grupp stjärnor, kända som S-stjärnorna, som snurrar runt i enorma hastigheter på upp till några tusen kilometer per sekund i centrum.

Det internationella forskarteamet har istället lagt fram en alternativ  teori att en specifik typ av mörk materia bestående av fermioner  lätta subatomära partiklar, kan skapa en unik kosmisk struktur som kan förklara vad som sker i  Vintergatans kärna.

I teorin skulle fermionerna skapa en supertät, kompakt kärna omgiven av en enorm, diffus halo, som tillsammans skulle fungera som en enda, enhetlig enhet.

Den inre kärnan skulle vara så kompakt och massiv att den skulle kunna efterlikna gravitationskraften hos ett svart hål och förklara banorna för S-stjärnor som observerats i tidigare studier, liksom banorna för de dammiga objekt kända som G-källor och som också finns i närheten.

Särskilt viktig för den nya forskningen är de senaste uppgifterna från Europeiska rymdorganisationens GAIA DR3-uppdrag, som noggrant har kartlagt rotationskurvan för Vintergatans yttre gloria och visat hur stjärnor och gas kretsar långt från centrum.

Den observerade en avmattning av galaxens rotationskurva, känd som Keplerian-nedgången, vilket forskarna säger kan förklaras av deras mörka materie-modells yttre halo när den kombineras med de traditionella skiv- och galactic bulge i vanlig materia.

Detta, tillägger forskarna, stärker den 'fermioniska' modellen genom att lyfta fram en viktig strukturell skillnad. Medan traditionella kalla mörka materie-halos sprider sig efter en förlängd 'power law'-tail, förutspår den fermioniska modellen en tätare struktur, vilket leder till mer kompakta halo-svansar.

Forskningen har genomförts genom ett internationellt samarbete mellan Institutet för astrofysik La Plata i Argentina, International Centre for Relativistic Astrophysics Network och National Institute for Astrophysics i Italien, Relativity and Gravitation Research Group i Colombia samt Institute of Physics, University of Cologne i Tyskland.

"Detta är första gången en mörk materia-modell framgångsrikt har överbryggat dessa mycket olika skalor och olika objektbanor, inklusive data om moderna rotationskurvor och centrala stjärnor," sade studiens medförfattare Dr Carlos Argüelles vid Institute of Astrophysics La Plata.

"Vi ersätter inte bara det svarta hålet med ett mörkt objekt; Vi föreslår att det supermassiva centrala objektet och galaxens mörka materiehalo är två manifestationer av samma, kontinuerliga substans."

Avgörande är att denna fermioniska mörkmateriamodell redan hade klarat ett betydande test. I en tidigare studie av Pelle et al. (2024), publicerad i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), visade att när en ackretionsskiva belyser dessa täta mörka materiakärnor, kastar de en skuggliknande formation som är slående lik den vild som tagits av Event Horizon Telescope (EHT)-samarbetet av Sgr A*.

"Detta är en avgörande punkt," beskriver huvudförfattaren Valentina Crespi från Institute of Astrophysics La Plata.

Forskarna jämförde statistiskt sin fermioniska mörkmateriamodell med den traditionella modellen för svarta hål.

De fann att även om nuvarande data för de inre stjärnorna ännu inte kan särskilja de två scenarierna, ger mörk materia-modellen en enhetlig ram som förklarar galaxens centrum (centrala stjärnor och skugga) och galaxen i stort.

Den nya studien banar väg för framtida observationer. Mer precisa data från instrument som GRAVITY-interferometern på Very Large Telescope i Chile och sökandet efter den unika signaturen fotonringar  en nyckelfunktion hos svarta hål och frånvarande i mörk materie-kärnscenariot  kommer att vara avgörande för att testa förutsägelserna i denna nya modell, beskriver författarna.

Resultatet av dessa fynd kan potentiellt omforma vår förståelse av den grundläggande naturen hos i centrum av Vintergatan.

Den nya studien har publicerats idag i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). https://academic.oup.com/mnras/article/546/1/staf1854/8431112?login=false

För fyra år sedan slukade ett svart hål en stjärna men spottar ännu i dag ut rester av denna

 

Bild wikipedia på Radioteleskopet Very Large Array i Mexiko som användes vid arbetet.

Ett supermassivt svart hål med vad man kan se som matsmältningsbesvär har rapat ut resterna av en sönderriven stjärna i fyra år och än ses inget slut. Detta enligt ny forskning under ledning av astrofysiker Yvette Cendes,  vid UO (University of Oregon).

Redan nu är jetstrålen som skjuts ut ur det svarta hålet med rester av stjärnan en av de ljusstarkaste och mest energirika platserna som någonsin upptäckts i universum. Forskare har hittills samlat in tillräckligt med data om denna ovanliga händelse för att förutsäga att strömmen av radiovågor som kastas ut ur det svarta hålet kommer att fortsätta öka exponentiellt tills det når sin topp 2027. 

Nyfikenheten om detta svarta hål väcktes 2019 och  Cendes och hennes kollegor började då granska det svarta hålet närmare. De började med rapporterade upptäckten i en artikel 2022 i Astrophysical Journal 

Sedan dess har de fortsatt att övervaka det och det har fortsatt att överraska dem. Objektets officiella vetenskapliga namn är AT2018hyz. I den senaste artikeln visar Cendes och hennes kollegor att energin som avges från det svarta hålet har fortsatt att öka kraftigt under de senaste åren. Den är nu 50 gånger ljusstarkare än när det först upptäcktes 2019.

Deras beräkningar tyder  på att strålningen från stjärnan har skjutit ut i en enda riktning som en enda så kallad jetstråle. Det kan förklara varför den inte upptäcktes från sin allra första början då jetstrålen inte är riktad mot jorden, beskriver Cendes.

Men de kommer inte veta säkert om strålen ökar och energin enligt beräkning når sin topp om några år förrän 2027. De beräknade det nuvarande energiflödet från det svarta hålet och kom fram till ett häpnadsväckande tal, vilket satte det på samma nivå i kraftfullhet som ett gammastråleutbrott och har potentiellt placerat det bland de mest kraftfulla enskilda händelser som någonsin upptäckts i universum. Om det stämmer får vi veta 2027.

Ett svart hål har vaknat till liv och beter sig som en vulkan på jorden

 

Bilden från The Royal Astronomical Society i London  är en LOFAR DR2-bild av J1007+3540 överlagrad över en optisk bild av Pan-STARRS (ett system av teleskop vid University of Hawaii) visar en kompakt, ljusstark inre jetstråle vilket indikerar återuppvaknandet av ett 'sovande' supermassivt svart hål i hjärtat av den gigantiska radiogalaxen. Kredit LOFAR/Pan-STARRS/S. Kumari et al.Licenstyp Attribution (CC BY 4.0)

Den dramatiska scenen avslöjades när astronomer upptäckte det supermassiva svarta hålet i hjärtat av J1007+3540 som återupptog sin jetemission efter nästan 100 miljoner års tystnad.

Radiobilder visade att galaxen var fast i en rörig, kaotisk kamp mellan det svarta hålets nyantända jetstrålar och det krossande trycket från den massiva galaxhop där det befinner sig.

Fenomenets upptäckt  har publicerats i en studie som publicerats i Monthly Notices ofthe Royal Astronomical Society  efter arbete med hjälp av mycket känsliga radiointerferometrar, Low Frequency Array (LOFAR) i Nederländerna och Indiens uppgraderade Giant Metrewave Radio Telescope (uGMRT).

De flesta galaxer hyser ett supermassivt svart hål, men bara några få producerar enorma strålar av radioemitterande magnetiserat plasma. J1007+3540 är därför unik beskriver det internationella forskarteamet bakom studien.  J1007+3540  visar tydliga bevis på flera utbrott. Det senaste förutom det som ses nu var för 100 miljoner år sedan.  Bevis på att det svarta hålet har vaknat igen visar på att det är aktivt  och startar om efter långa eoner av tystnad.

Radiobilderna visar en kompakt, ljus inre stråle, som forskningsledaren Shobha Kumari vid Midnapore City College i Indien beskriver som det otvetydiga tecknet på det svarta hålets uppvaknande. Precis utanför ligger en kokong av äldre, blekt plasma. Rester av skräp från det svarta hålets tidigare utbrott förvrängda och klämda i den fientliga miljön runt omkring.

"Det är som att se en kosmisk vulkan få utbrott igen efter eoner av lugn  förutom att den här är tillräckligt stor för att hugga ut strukturer som sträcker sig nästan en miljon ljusår över rymden", tillade Kumari.

"Denna dramatiska lagerläggning av unga jetminnen inuti äldre, utmattade lober är signaturen för en episodisk AGN (Active Galactic Nucleus)  en galax vars centrala motor ständigt slår på och av över kosmiska tidsskalor."

Forskningens studie utfördes av Kumari och medförfattarna Dr Sabyasachi Pal från Midnapore City College, Dr Surajit Paul, docent vid Manipal Centre for Natural Sciences i Indien, och Dr Marek Jamrozy från Jagiellonian University i Polen.

"J1007+3540 är ett av de tydligaste och mest spektakulära exemplen på episodisk AGN med jet-kluster-interaktion, där den omgivande heta gasen böjer, komprimerar och förvränger jetstrålarna," beskriver Dr Pal.

Ett Flammande svart hål med starka utkast

 

Bild https://www.esa.int  Konstnärs bild av det flammande, blåsiga supermassiva svarta hålet i spiralgalaxen NGC 3783

Röntgenteleskopen XMM-Newton och XRISM har upptäckts en ovanlig explosion från ett supermassivt svart hål i galaxen NGC 3783 som befinner sig 135 ljusår från oss i riktning mot stjärnbilden Kentauren. På bara några timmar piskade gravitationen från det svarta hålet upp kraftiga strålar med materia ut i rymden i hastigheter på upp till 60 000 km per sekund. För att studera NGC 3783 och dess svarta hål använde huvudforskaren i projektet Liyi Gu vid Space Research Organisation Netherlands (SRON) med kollegor samtidigt Europeiska rymdorganisationens XMM-Newton och X-Ray Imaging och Spectroscopy Mission (XRISM), ett JAXA-lett uppdrag med deltagande av ESA och NASA. Det gigantiska svarta hålet finns inom NGC 3783, en vacker spiralgalax som nyligen fotograferades av NASA/ESA:s Hubble-rymdteleskop "Vi har aldrig sett ett svart hål skapa utkastvindar så snabbt förut," beskriver Liyi Gu.

Det svarta hålet i fråga är lika massivt som 30 miljoner solar. När det drar till sig närliggande material uppstår ett extremt starkt ljus och aktivitet i centrum av spiralgalaxen. En region som denna kallas en aktiv galaktisk kärna (AGN) och skiner i alla möjliga ljus och strålning och skickar ut kraftfulla jetstrålar och vindar ut i kosmos med gas och materia i form av damm.

"AGN är fascinerande och intensiva regioner och viktiga mål för både XMM-Newton och XRISM," tillägger Matteo Guainazzi, ESA XRISM Project-forskare och medförfattare till upptäckten.

"Vindarna runt detta svarta hål verkar ha skapats när AGN:s trassliga magnetfält plötsligt fick utbrott som de från vår sol (soleruptioner) , men i en skala här nästan för stor för att föreställa sig."

Vindarna från det svarta hålet liknar stora solutbrott av materia som kallas koronamassutkastningar, vilka bildas när solen slungar strömmar av överhettat material ut i rymden. Studien visar att supermassiva svarta hål ibland beter sig som vår egen sol vilket gör att dessa mystiska objekt känns lite mindre främmande (men i skalor som är mycket större).

Faktum är att en koronamassutkastning efter ett intensivt utbrott upptäcktes från vår sol så sent som den 11 november 2025 med vindar med hastigheter på  upp 1500 km per sekund.

Galaxen med få stjärnor men med ett gigantiskt svart hål

 

Bild https://mcdonaldobservatory.org Segue 1 är en mycket ljussvag dvärggalax (Omöjligt att se men den finns på bilden) som innehåller få stjärnor. Ny forskning tyder på att det i dess centrum finns ett gigantiskt stort svart hål. Det är en klotformig galax i riktning mot stjärnbilden Lejonet 75000 ljusår från oss. Bild: SIMBAD, DSS.

Astronomer har under lång tid ansett att mycket små dvärggalaxer eller stjärnhopar inte har ett svart hål i sitt centrum utan istället en koncentration av mörk materia. Men forskare vid University of Texas i Austin och University of Texas i San Antonio vänder upp och ner på detta antagande och utmanar astronomernas förståelse av dvärggalaxer. I stället för mörk materia finns det ett gigantiskt svart hål i hjärtat av Segue 1. Ett svart hål som håller samman de få stjärnor som finns i denna dvärggalax.

– Vårt arbete kan revolutionera modellen av dvärggalaxer eller stjärnhopar så att de inkluderar supermassiva svarta hål i stället för halos av mörk materia, beskriver Nathaniel Lujan, doktorand vid UTSA som ledde forskningen.

Upptäckten publicerades nyligen i The AstrophysicalJournal Letters  och är kulmen i en kurs i astronomi som gavs av astrofysikerna Karl Gebhardt (UT Austin) och Richard Anantua (UTSA) vilken gav eleverna möjlighet att använda avancerad datormodelleringsteknik för att studera gravitationens effekt i galaxer. Studenterna använde superdatorer vid Texas Advanced Computing Center vid UT Austin för att skapa hundratusentals komplexa datamodeller. Var och en av dessa kartlade de förväntade banorna för Segue 1:s stjärnor vilket resultat bäst stämde på närvaron av ett svart hål, dess storlek, överflödet av mörk materia och andra hypotetiska faktorer allt i jakten på en modell som nära matchade stjärnornas verkliga rörelser som observerats av W.M. Keck-observatoriet.

Studenterna började med att identifiera stjärnors påverkan i Segue 1. Stjärnorna är där glest utspridda. I galaxens yttre kanter dominerar stjärnor som är på väg bort från galaxen. Genom att mäta populationen av stjärnor i utkanten och subtrahera den från den de i centrala regionen filtrerade de bort stjärnor som var under Vintergatans inflytande (de som är på väg ut från galaxen dras troligen iväg av Vintergatans stjärnors gravitation).

Därefter kartlade teamet hastigheten och riktningen för de återstående stjärnorna. Det stod snart klart att stjärnorna i den mittersta regionen färdades i snabba, snäva cirklar vilket är tecken på existensen av ett svart hål i centrum av galaxen. Data med en hög andel mörk materia eller både mörk materia och ett svart hål, stämde dåligt överens med de modeller som enbart visade på ett svart hål av ofantlig storlek.

Något som var spännande var att försöka  hitta det svarta hålet av denna teoretiskt enorma storlek. Med en massa som uppskattas vara 450 000 gånger större än vår sols massa innebär att den har ungefär 10 gånger större massa än alla stjärnor tillsammans i Segue 1. I de flesta galaxer är annars massan hos ett centralt svart hål inte större än hos stjärnorna i en galax.

– Det finns ett starkt samband mellan ett svart håls massa och värdgalaxens massa. Det svarta hålet i Segue 1 är däremot betydligt större än vad ovan samband visar förklarar Gebhardt. Om detta stora massförhållande som finns i Segue 1 är vanligt bland dvärggalaxer måste vi omtolka hur dessa system utvecklas, beskriver han.

En möjlig förklaring till Segue 1:s utveckling är att den tidigare var en större galax med betydligt fler stjärnor. Men med tiden kan Vintergatans gravitation dragit flertalet till sig (flera är ju fortfarande på väg ut ur galaxen se ovan så det låter troligt) och lämnat  några få kvar.

En annan möjlighet är att Segue 1 liknar en nyupptäckt klass av galaxer som kallas Little Red Dots, som verkar ha utvecklats med enorma svarta hål och mycket få stjärnor. Dessa tidiga galaxer, som finns i de mest avlägsna delarna av universum (i tid och rum) är svåra att studera. Med Segue 1 kan astronomer nu ha ett närliggande objekt som gör det möjligt  att observera några av de processer som antas pågå i Little Red Dots. 

Hur denna dvärggalax än har utvecklats har Segue 1 visat sig vara en spännande utmaning för de nuvarande teorierna om dvärggalaxer.

Medförfattare till studien inkluderade UT Austins Owen Chase, Maya Debski, Claire Finley, Om Gupta, Alex Lawson, Zorayda Martinez, Connor Painter och Yonatan Sklansky och UTSA:s Loraine Gomez, Izabella Marron och Hayley West. Forskningen stöddes av Simons Foundation.

Astronomer lyckades fånga ögonblicket då ett svart hål blev aktivt.

 

Bild https://public.nrao.edu/ Översta delen av bilden galaxhopen (vit/violett) och dess heta gasatmosfär (blå); nedre högra delen av bilden  NSF VLBA-bild av det nyligen uppvaknade centrala svarta hålet och dess små jetstrålar; nedre vänstra bilden: artikelns huvudförfattare, Francesco Ubertosi, med en av NSF VLBA-antennerna (Owens Valley, CA) som används för observationerna i bakgrunden. Fotograf: Univ. of Bologna/F.Ubertosi

Astronomer som har använt sig av(radioteleskopen) U.S. National Science Foundation's Very Long Baseline Array (NSF VLBA) och U.S. National Science Foundation's Very Large Array (NSF VLA) har upptäckt ett supermassivt svart hål då det håller på att vakna upp ur en lång inaktivitet vilket ger en aldrig tidigare skådad inblick i de tidigaste stadierna av svarta håls aktivitetsuppvaknande. Upptäckten ger nya rön om hur dessa svarta hål börjar påverka sin omgivning och kan hjälpa till att lösa långvariga gåtor om galaxers utveckling.

Forskningen, som letts av Francesco Ubertosi vid universitetet i Bologna och det nationella institutet för astrofysik i Italien (INAF/IRA), fokuserade på galaxhopen CHIPS 1911+4455, som finns cirka 6 miljarder ljusår från jorden. Det som gör det här systemet extraordinärt är att dess centrala supermassiva svarta hål först nyligen har blivit aktivt astronomiskt sett och börjat konsumera materia och skjuta upp jetstrålar Aktiviteten beräknas ha börjat för bara tusen år sedan.

"Det här är som att se en sovande jätte vakna", beskriver Ubertosi, studiens huvudförfattare. – Vi ser det här supermassiva svarta hålet i början av sin aktiva fas innan det har hunnit förändra sin omgivning i någon större utsträckning. Det är en otroligt sällsynt möjlighet att studera skeendet.

Med hjälp av NSF VLBA:s extraordinära upplösning som kan urskilja detaljer som motsvarar att läsa en tidning i Los Angeles från New York upptäckte forskarlaget att det svarta hålets jetstrålar sträcker sig bara cirka 30 parsec (ungefär 100 ljusår) från det centrum av det svarta hålet. Det kan låta stort men i kosmiska termer är det smycket kort. Som jämförelse kan ädre jetstrålar från svarta hål i liknande system sträcka sig upp till tiotusentals parsec.

NSF VLBA-observationerna avslöjade en kompakt radiokälla med symmetriska, dubbelsidiga jetstrålar som kommer ut från galaxens kärna. Radiospektrumet visar den karakteristiska "toppiga" formen som identifierar detta som en mycket ung radiogalax, uppskattningsvis bara cirka 1 000 år gammal – ett kosmiskt ögonblick.

"Jetstrålarna är så unga och små att de inte har hunnit trycka bort den omgivande heta gasen eller störa den nedkylningsprocess som sker i klustrets kärna", förklarar medförfattaren Myriam Gitti, från universitetet i Bologna och INAF/IRA. – Det här ger oss ett unikt laboratorium för att studera hur återkoppling från svarta hål startar.

De flesta studier av supermassiva svarta hål i galaxhopar fokuserar på äldre system där det svarta hålet har varit aktivt i miljontals år, blåst upp enorma radioemitterande bubblor och värmt upp den omgivande gasen. CHIPS 1911+4455 representerar vad forskarna kallar ett "pre-feedback"-kluster – ett system där de kan studera de förhållanden som råder innan det svarta hålet påverkar sin omgivning på ett betydande sätt.

Det centrala svarta hålet har precis börjat sin aktivitet, men galaxen som omger det är redan en exceptionell stjärnfabrik. Forskarnas analys ligger i linje med tidigare undersökningar som tyder på att galaxen bildar stjärnor med en hastighet av 140-190 solmassor per år – mer än 100 gånger snabbare än vår egen galax Vintergatan. Detta gör den till en av de snabbast kända galaxerna i centrala stjärnhopen i stjärnbildningstakt. Forskningen är ett viktigt steg mot att förstå en av de mest grundläggande processerna i galaxers utveckling – hur supermassiva svarta hål reglerar stjärnbildning och påverkar utvecklingen av de största strukturerna i universum. Kan den snabba stjärnbildningstakten bero på att det svarta hålet varit inaktivt under lång tid?

 Artikeln har precis publicerats i The Astrophysical Journal och läsas här: eller här https://arxiv.org/abs/2508.04778.

Ett svart hål som fanns för 13,3 miljarder år sedan och troligen finns än i dag

 

Bild https://news.utexas.edu/ Illustration av CAPERS-LRD-z9, platsen för det tidigast funna bekräftade svarta hålet. Det supermassiva svarta hålet i dess centrum tros vara omgivet av ett kraftigt gasmoln vilket ger galaxen en distinkt röd färg. Image credit: Erik Zumalt, The University of Texas at Austin.

Ett internationellt team av astronomer under ledning från University of Texas vid Austins Cosmic Frontier Center har identifierat det mest avlägsna svarta hål som bekräftats. Det och galaxen där det finns kallas CAPERS-LRD-z9 och fanns redan 500 miljoner år efter Big Bang. Det placerar det 13,3 miljarder år in i det förflutna då universum bara var 3 % av sin nuvarande ålder.

– När man letar efter svarta hål är det ungefär så långt tillbaka som man kan komma. Vi tänjer på gränserna för vad dagens teknik kan upptäcka beskriver Anthony Taylor, postdoktoral forskare vid Cosmic Frontier Center och ledare för teamet som gjorde upptäckten. Deras forskningsresultat publicerades den 6 augusti i Astrophysical Journal Letters. 

"Även om astronomer har hittat några få, mer avlägsna men ej bekräftade kandidater", tillägger Steven Finkelstein, medförfattare till artikeln och chef för Cosmic Frontier Center, "har man ännu inte hittat den distinkta spektroskopiska signaturen som förknippas med ett svart hål." CAPERS-LRD-z9, som till en början sågs som en intressant fläck i Jamers Webb teleskopets bilder, visade sig vara en del av en ny klass av galaxer som kallas "Little Red Dots". Dessa galaxer, som bara finns under universums första 1,5 miljarder år är mycket kompakta, röda och oväntat ljusstarka.

"Upptäckten av Little Red Dots var en stor överraskning från tidiga JWST-data eftersom de inte alls liknade galaxer som setts med rymdteleskopet Hubble", förklarar Finkelstein. "Nu håller vi på att ta reda på hur dessa är och hur de kom till."

CAPERS-LRD-z9 kan hjälpa astronomer att göra just det. För det första bidrar den här galaxen till allt fler bevis för att supermassiva svarta hål är källan till den oväntade ljusstyrkan i Little Red Dots. Vanligtvis skulle den ljusstyrkan indikera ett överflöd av stjärnor i en galax. Men de små röda prickarna existerar vid en tidpunkt då det är osannolikt att det finns en  stor massa av stjärnor (galaxer).

Å andra sidan lyser svarta hål också starkt. Det beror på att de komprimerar och värmer upp materia de förbrukar, vilket skapar enormt ljus och energi. Genom att bekräfta existensen av ett svart hål i CAPERS-LRD-z9 har astronomer hittat ett slående exempel på detta samband i Little Red Dots. För att fortsätta sin forskning om CAPERS-LRD-z9 hoppas teamet kunna samla in fler observationer med högre upplösning med hjälp av JWST. Detta skulle kunna ge större insikt om platsen och den roll som svarta hål spelade i utvecklingen av Little Red Dots. "Det här är ett bra testobjekt för oss", beskriver Taylor. – Vi har inte kunnat studera tidiga svarta håls evolution förrän nyligen och vi är spända på att se vad vi kan lära oss av detta unika objekt beskriver han.

För min del anser jag att Little Red Dots inte är galaxer med stjärnor utan är de första svarta hålen som slukar gas och stoft och som längre fram blir centrum för nya stjärnor och galaxer genom att gas och stoff som inte dras in i det svarta hålet på grund av avstånd samlas i skiva vari nya stjärnor bildas.

Accelererande röntgenblixtar från ett svart hål 270 miljoner ljusår

 

Bild wikipedia på Seyfertgalaxen där det i inlägget nämnda svarta hålet 1ES 1927+654 finns

Ett team av astronomer, inklusive Dr William Alston, universitetslektor i datavetenskap vid University of Hertfordshire's Centre of Astrophysics har upptäckt aldrig tidigare sedda periodiska röntgenpulser från det supermassiva svarta hålet 1ES 1927+654, som finns ungefär 270 miljoner ljusår bort från oss.

Röntgenljusets pulser därifrån som till en början observerades med 18 minuters intervall har ökat till var sjunde minut under en tvåårsperiod. Det är ett fenomen som aldrig tidigare dokumenterats i universum. Fyndet fascinerade forskare över hela världen.

Forskarlaget,  under ledning av MIT-astronomen (Massachusetts Institute of Technology) Megan Masterson föreslår att dessa pulser kan komma av att en vit dvärgstjärna, en tät rest av en död stjärna, befinner sig i en farligt nära omloppsbanan till det svarta hålets händelsehorisont. Denna vita dvärg verkar vara på väg att göra sig av med sina yttre lager, en process som kan hindra den från att helt konsumeras av det svarta hålets enorma gravitationskraft.

Forskningen presenterades vid det 245:e mötet för American Astronomical Society och markerar ett viktigt steg i studiet av svarta hål och deras växelverkan med närliggande stjärnrester (vita dvärgstjärnor). Fortsatta observationer med befintliga och framtida teleskop kan ge mer kunskap i den extrema fysik som sker vid svarta hål.

I det tidiga universum har upptäckts ett stort vilande svart hål i en mindre galax

 

Bild https://www.cam.ac.uk  Illustratörs intryck av ett svart hål under en av dess korta perioder av snabb tillväxt. Upphovsman: Jiarong Gu.

Ett internationellt team av astronomer frånUniversity of Cambridge som använt NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope  upptäckte detta svarta hål i det tidiga universum endast 800 miljoner år efter Big Bang.

Det svarta hålet har 400 miljoner gånger större massa än vår sol vilket gör det till ett av de mest massiva svarta hålen som Webb upptäckt vid denna tidpunkt i universums utveckling och historia. Det svarta hålet är så enormt att det utgör ungefär 40 procent av den totala massan i sin galax. Jämförelsevis är de flesta svarta hål i det universum vi har kunskap om ungefär 0,1 procent av sin galax massa.

Men trots storleken drar det till sig enbart cirka 100 gånger mindre än den teoretiska massa den skulle kunna dra till sig vilket gör det i princip till ett vilande svart hål.

Ett så massivt svart hål så tidigt i universum, men som inte växer utmanar befintliga modeller för hur svarta hål utvecklas. Forskarna påtalar att det mest troliga scenariot är att svarta hål går igenom korta perioder av ultrasnabb tillväxt följt av långa perioder av lugn. När svarta hål "är lugna" är de betydligt mindre ljusstarka vilket gör dem svårare att upptäcka även med mycket känsliga teleskop som Webbteleskopet.

Svarta hål kan inte observeras direkt istället detekteras de av det avslöjande skenet från en virvlande ackretionsskiva som bildas nära det svarta hålets kanter. När svarta hål växer aktivt blir gasen i ackretionsskivan extremt het och börjar glöda och utstråla energi i det ultravioletta fältet.

– Även om det här svarta hålet är vilande har dess enorma storlek gjort det möjligt för oss att upptäcka det, beskriver Ignas Juodžbalis, huvudförfattare vid Kavliinstitutet för kosmologi i Cambridge. I det tidiga universum skapades även mycket stora hål  även i relativt små galaxer.

Enligt standardmodeller bildas svarta hål från kollapsade rester av döda stjärnor och drar till sig materia upp till en förutspådd gräns, känd som Eddington-gränsen där strålningstrycket på materia övervinner gravitationskraften från det svarta hålet. Blotta storleken på detta svarta hål tyder dock på att standardmodellen kanske inte förklarar hur dessa jättehål bildas och växer. 

– Det är möjligt att svarta hål "är stora från början vilket skulle kunna förklara varför Webb har upptäckt enorma svarta hål i det tidiga universum, beskriver medförfattaren professor Roberto Maiolino vid Kavliinstitutet och Cavendish Laboratory i Cambridge. "Men en annan möjlighet är att de går igenom perioder av hyperaktivitet, följt av långa perioder av dvala."

I samarbete med kollegor från Italien genomförde Cambridgeforskarna en rad datorsimuleringar för att modellera hur detta vilande svarta hål kunde ha vuxit till en så massiv storlek så tidigt i universum. De fann att det mest troliga scenariot är att svarta hål kan överskrida Eddingtongränsen under korta perioder, under vilka de växer mycket snabbt, följt av långa perioder av inaktivitet: forskarna säger att svarta hål som detta sannolikt växer i fem till tio miljoner år

Observationerna gjordes som en del av JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Forskningen stöddes delvis av Europeiska forskningsrådet och Science and Technology Facilities Council (STFC), som är en del av UK Research and Innovation (UKRI). Studien redovisas i tidskriften Nature.

Vi ska även ha i åtanke att i det tidiga universum fanns stora mängder gas och damm som kan ha hjälpt till att skapa mastodontstora svarta hål även i områden där små galaxer bildades. Det kan ha varit en inflation av påväxt till dessa utan att stjärnor påverkats. Kanske några stjärnor under denna tid sprängdes som supernovor då de misslyckades i sin bildning och resterna av dessa blev början till svarta hål.

Nyligen sågs hur ett svart hål slukade en stjärna

 

Bild https://www.iac.es/en  Recreation of a burst, identified as CSS161010, in which a small black hole swallows a star. Credits: Gabriel Pérez (IAC).

Ett internationellt forskarlag under ledning från Institute of Space Studies of Catalonia (IEEC) med Dr. Claudia Gutiérrez från Institute of Space Sciences (ICE-CSIC) upptäckte ett exceptionellt snabbt och ljusstarkt kosmiskt utbrott i en liten galax som ligger 500 miljoner ljusår bort.

Explosionen, identifierad som CSS161010 (galax), nådde sin maximala ljusstyrka på endast 4 dagar och sjönk sedan till halva ljusstyrkan efter 2,5 dag vilket innebar att både upptäckten och de efterföljande observationerna av dess utveckling blev en vetenskaplig milstolpe och en utmaning för forskargruppen.

Huvudförfattaren till studien om fenomenet var Dr. Claudia Gutiérrez, forskare vid IEEC och ICE-CSIC. Hittills har endast ett dussin kosmiska explosioner med dessa egenskaper i  ljusstyrka och utveckling upptäckts och ännu är deras ursprung ett fullständigt mysterium. Forskargruppen under ledning av Claudia Gutiérrez tror dock att de unika spektrala egenskaperna hos CSS161010  ger viktiga ledtrådar om dess fysikaliska ursprung och deras analys tyder på att det  är resultatet av ett litet svart hål som sväljer en stjärna. Utbrottet inträffade i en liten galax 400 gånger mindre än vår Vintergata. Om dvärggalaxen är värd för ett massivt svart hål, måste dess massa också vara liten vilket motsvarar ett svart hål med medelstor massa (100 - 100 000 solmassor).

– Hittills har den här typen av svarta hål varit extremt svåra att identifiera och astronomerna känner bara till ett  litet antal, beskriver professor Seppo Mattila vid Åbo universitet i Finland som är en av huvudförfattarna till artikeln.

– Att identifiera och karakterisera svarta hål med medelhög massa är avgörande för att förstå hur svarta hål bildas och utvecklas. I själva verket är de grundläggande byggstenarna i supermassiva svarta hål som finns i centrum av galaxer, såsom vår Vintergata, och som man har observerat existerar även i det unga universum, tillägger professor Mattila. Professor Peter Lundqvist från Stockholms universitet, som också ingick i forskargruppen. Han tillägger: – Linjestrålningen utvecklad i det här objektet liknar den som observerats i aktiva galaxkärnor där man vet att supermassiva svarta hål finns. Denna likhet ger stark trolighet  att CSS161010 också  har ett svart hål, även om det inte är ett särskilt stort hål.

Lundqvist påpekar: "När en stjärna splittras av en stjärna som kommer för nära ett svart hål med medelmassa avslöjas det svarta hålet som annars skulle vara vilande. Det är troligt att det finns andra sådana svarta hål i andra dvärggalaxer, och vi måste spåra händelser som liknar CSS161010 för att kunna bestämma egenskaperna hos dessa svarta hål bättre än idag.

Min tolkning av  CSS161010 i två artiklar är att det är namnet både på explosionen och galaxen. Men det kan vara fel.

Färden in i ett svart hål.

 

Jeremy Schnittman är astrofysiker vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland och konstruktör för visualiseringar av hur det skulle vara att åka ner i ett svart hål. Han har datasimulerat två olika scenarier; ett där en kamera som stand-in för en astronaut – precis missar händelsehorisonten och slungas ut igen och ett där denne korsar gränsen och faller in.

Visualiseringarna är tillgängliga av flera slag. Förklarande videor fungerar som sightseeingguider och belyser de bisarra effekterna av Einsteins allmänna relativitetsteori. Versioner som återges som 360 - gradersfilmer  låter tittarna se sig omkring under nedresan, medan andra versioner spelas upp som tvådimensionella kartor över rymden. Videorna finns även på youtube.

För att skapa visualiseringarna samarbetade Schnittman med Goddard-forskaren Brian Powell i användningen av superdatorn Discover vid NASA Center for Climate Simulation. Projektet genererade cirka 10 terabyte data vilket motsvarar ungefär hälften av det uppskattade textinnehållet i Library of Congress – och tog cirka 5 dagar på 0,3 % av Discovers 129 000 processorer. Samma bedrift skulle ta mer än ett decennium på en vanlig bärbar dator.

Destinationen i filmerna är ett supermassivt svart hål med en massa på 4,3 miljoner gånger solens massa vilket motsvarar det svarta hålet i mitten av Vintergatan.

Bild vikipedia Simulering av hur ett svart hål bortanför Vintergatan skulle se ut. Det svarta hålet har 10 solmassor och ses här från ett avstånd på 600 km. För att upprätthålla detta avstånd krävs en motacceleration på omkring 400 miljoner g-krafter.

En studie av kollisioner mellan neutronstjärnor och svarta hål

 

Ett svart hål är enligt den allmänna relativitetsteorin en koncentration av massa med ett så starkt gravitationsfält att ingenting, inte ens ljus, kan övervinna massans gravitation.

När en stjärna i slutet av sitt liv stöter bort sina yttre lager inträffar en gravitationskollaps då stjärnans kvarvarande inre delar imploderar. Om stjärnan är så stor att den kvarvarande massan motsvarar 1,4–3 solmassor övergår den i en supernova. Återstoden blir en neutronstjärna som består av tätt packade neutroner, och övrigt material, utspridda rester från supernovan.

Forskare vid University of Minnesota Twin Cities College of Science and Engineering ledde nyligen en studie med ett internationellt team som resulterade möjligheten till att förbättra upptäckten avgravitationsvågor.

Forskningen syftade till att skicka varningar till astronomer och astrofysiker inom 30 sekunder efter en upptäckt av en sådan vilket kan bidra till att förbättra förståelsen av neutronstjärnor och svarta hål och hur tunga grundämnen, inklusive guld och uran, bildas ( i tid och rum). Forskningen är en del av LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) Collaboration, ett nätverk av gravitationsvågsinterferometrar över hela världen.

 Detta är den fjärde observationsomgången med Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) och den kommer att vara igång till och med februari 2025. Under de tre senaste observationsperioderna har forskare förbättrat detektionen från signaler av detta slag. Efter att denna fjärde observationskörning är klar kommer forskarna att fortsätta att se på insamlad data och göra ytterligare förbättringar av programvaran med målet att än snabbare skicka ut information då händelser av ovan slag sker .

Resultatet från ovan studie publicerades nyligen i Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), en referentgranskad, open access, vetenskaplig tidskrift. I den multiinstitutionella artikeln ingick förutom Toivonen även Michael Coughlin, biträdande professor vid School of Physics and Astronomy vid University of Minnesota.

LIGO finansieras av National Science Foundation och drivs av Caltech och MIT. Mer än 1 200 forskare och cirka 100 institutioner från hela världen deltar i arbetet genom LIGO Scientific Collaboration.

Bild vikipedia modell av en neutronstjärna.

Ett svart hål ses kasta ut material var 8,5e dag

 

Astronomer vid MIT (Massachusetts Institute of Technology), Italien, Tjeckien med flera länder har nyligen upptäckt att ett tidigare inaktivt svart hål, som finns i centrum av en galax cirka 800 miljoner ljusår bort som oväntat fick ett utbrott och sedan dess avger gasplymer var 8,5:e dag och däremellan återgår till sitt inaktiva tillstånd.

Det periodiska fenomenet är ett nytt beteende som inte har observerats tidigare från svarta hål. Astronomerna tror att den mest sannolika förklaringen till utbrotten kommer från ett andra mindre svart hål som snurrar runt det större centrala, supermassiva svarta hålet och  resulterar i att materia från det större svarta hålets gasskiva kastas ut var 8,5:e dag. (troligen då materia ifrån det mindre svarta hålet som finns i det större svarta hålets ackretionsskiva  då detta kommer för nära det större hålet ger en raktion så materia slungas iväg från skivans omgivning) Signalen liknar den som astronomer ser när en planet i omloppsbana passerar framför sin värdstjärna och kortvarigt blockerar stjärnans ljus. Men ingen stjärna skulle kunna blockera ett utbrott i en galax centrum.

Forskarlagets resultat, som publicerats i dagarna i tidskriften Science Advances, utmanar den gängse bilden av svarta håls ackretionsskivor, som forskare har antagit är relativt enhetliga skivor av gas som roterar runt ett centralt svart hål.

 De nya resultaten tyder på att ackretionsskivorna kan ha ett mer varierat innehåll och att de kan innehålla andra svarta hål och även stjärnor.

– Vi trodde att vi visste mycket om svarta hål, men det här säger oss att det finns mycket mer att lära, beskriver Dheeraj "DJ" Pasham, forskare vid Kavliinstitutet för astrofysik och rymdforskning vid MIT. "Vi tror att det finnas många fler system av detta slag och vi behöver samla in mer data för att hitta dem."

 Bild https://news.mit.edu/ En datorsimulering av ett svart hål med medelstor massa som kretsar kring ett supermassivt svart hål, och som driver ut periodiska gasplymer något som kan förklara observationerna som beskrivs ovan.Upphovsman: Petra Sukova, Astronomiska institutet vid CAS

Det äldsta kända svarta hål vi känner till.

 

Ett internationellt forskarlag under ledning från University of Cambridge, använde NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope (JWST) då de upptäcka det svarta hål som nu daterats existerat redan 400 miljoner år efter big bang (för mer än 13 miljarder år sedan).

Det är förvånande att massiva svarta hål av denna storlek av några miljoner gånger solens massa existerar så tidigt i universums historia. Det utmanar teorin om hur svarta hål bildas och växer. Astronomer tror att de supermassiva svarta hålen som finns i mitten av galaxer som Vintergatan tog miljarder år för att växa till sin nuvarande storlek. Men storleken på detta upptäckta svarta hål tyder på att de kan ha bildas relativt fort efter BigBang kanske de blivit stora redan då de bildades eller dragit till sig materia i en takt fem gånger högre än vad man tidigare ansett vara möjligt.

Enligt standardmodellen bildas supermassiva svarta hål från resterna av döda stjärnor som kollapsat och då efterhand fått en massa ungefär hundra gånger större än solens.

Om det nu upptäckta svarta hålet växt på ett förväntat sätt skulle det tagit ungefär en miljard år att växa till sin observerade storlek. Men universum var ännu inte en miljard år gammalt när detta svarta hål upptäcktes.

"Det är väldigt tidigt i universum att se ett så här massivt svart hål, så vi måste överväga andra sätt som det kan ha bildats på", beskriver Maiolino vid Cambridges Cavendish Laboratory och Kavli Institute for Cosmology. "Mycket tidiga galaxer var extremt gasrika, så de skulle ha varit mycket för svarta hål att kunna dra till sig mycket gas mycket snabbt."

Liksom alla svarta hål slukar detta unga svarta hål material från sin värdgalax för att driva sin tillväxt. Detta uråldriga svarta hål har visat sig sluka materia mycket kraftigare än liknande svarta hål denna tid.

Ovan studie rapporterades i tidskriften Nature.

Bild vikipedia Grafisk representation av universums ursprung från Big Bang.

Det kan finnas ett svart hål inuti solen.

 

Om ett svart hål slukade vår sol skulle vi ha ungefär 8 minuter på oss innan det uppmärksammas av oss och vi försvinner in i historien. Men anta istället att solen svalde ett litet ursprungligt svart hål? Då blir saker och ting intressanta.

Ursprungliga svarta hål är hypotetiska svarta hål som bildades under universums första tid. Till skillnad från svarta hål med stjärnmassa eller supermassiva svarta hål skulle ursprungliga svarta hål vanligtvis vara små med en massa som är ungefär lika stor som en asteroid till en storlek mindre än en baseboll. De dyker upp i vissa teoretiska modeller och har använts för att försöka förklara allt från mörk materia till en avlägsen planet X. Många modeller visar att ursprungliga svarta hål är vanliga och blir det oundvikligt att en stjärna så småningom skulle fånga ett. Stjärnor med ett svart hål i sitt centrum kallas Hawkingstjärnor (det är teoretiska stjärnor).

Som artikeln i arXiv visar skulle ett infångat ursprungligt svart hål till en början nästan inte ha någon effekt alls på en solliknande stjärna. Jämfört med solens massa kan en asteroids massa lika gärna vara ett dammkorns. Även om det var ett svart hål skulle det inte snabbt kunna konsumera mycket av solen och växa till sig. Men det skulle påverka saker och ting över tid. Ett svart hål i en stjärna skulle förbruka materia i stjärnans kärna och växa med tiden. Om det kunde växa snabbt på en kosmologisk skala, skulle den kunna sluka en stjärna helt och hållet. Om inte, kan det däremot påverka stjärnans utveckling och slut.

 Studien visar att det till stor del handlar om den ursprungliga storleken på det ursprungliga svarta hålet. För de som befinner sig i det största massområdet som inte utesluts av observationer, omkring en miljarddel av en solmassa, skulle de i princip kunna sluka en stjärna på mindre än en halv miljard år. Om detta har hänt borde det finnas svarta hål med solmassa där ute som är för små för att ha bildats från supernovor likt traditionella svarta hål.

Om det ursprungliga svarta hålet är mycket mindre, säg mindre än en biljondel av en solmassa, blir saker och ting mer komplicerade. Det lilla svarta hålet skulle förtära en del materia inuti stjärnan, men inte i snabb takt. Det skulle däremot värma upp solen mer än enbart fusion gör. Som ett resultat av detta skulle en stjärna kunna svälla till en "röd sol" som skulle vara kallare och rödare än vanliga röda jättestjärnor. All denna turbulens i kärnan kan då också påverka aktiviteten på stjärnans yta. Effekterna skulle vara subtila men författarna till artikeln föreslår att närvaron av ett ursprungligt svart hål skulle kunna ses genom stjärnseismologi.

Baserat på helioseismologiska studier författarna insett att det  nästan säkert inte finns ett svart hål i vår sol. Om det likväl finns skulle det vara ytterst litet.

Men kanske finns det några Hawking-stjärnor där ute som vi finner en dag.

Inlägget är sammanfattning  av en artikel i https://www.universetoday.com vilken i sin tur är en sammanfattning av en artikel i arxiv.

Caplan, Matthew E., Earl P. Bellinger, and Andrew D. Santarelli. “Is there a black hole in the center of the Sun?” arXiv preprint arXiv:2312.07647 (2023

Bild vikipedia. Solens beräknade livscykel illustrerad som en tidslinje med solens olika faser.

Astronomer har hittat de första tecknen på ett svart håls uppkomst

 

Astronomer kan ha upptäckt de första bevisen av de första massiva svarta hålen i det tidiga universum. Galaxer som i har sådana svarta hål kallas Outsize Black Hole Galaxies (OBGs).

Dessa första svarta hål kan hjälpa forskare att förstå hur vissa supermassiva svarta hål med massor motsvarande miljoner upp till miljarder gånger solens massa kunde vuxit tillräckligt snabbt för att existera mindre än 1 miljard år efter Big Bang.

Svarta hål med massor upp till runt 40 miljoner gånger solens tros bildas vid direkt kollaps av ett massivt moln av gas till skillnad från typiska svarta hål som blir till när en massiv stjärna når slutet av sitt liv och kollapsar under sin egen gravitation.

Men eftersom de senare nämnda svarta hålen beräknas ha kommit till miljarder år efter BigBAng är upptäckten av liknande supermassiva svarta hål som existerade redan 500 miljoner år till bara någon miljard år efter Big Bang utmanande att förstå. Dessa som man antar kommit till genom  kollaps av massiva gasmoln  borde det inte ha funnits tid till  för att resultera i  gigantiska svarta hål. Ändå är det precis vad astronomer som studerar det tidiga universum med James Webb teleskopet och andra instrument har hittat. En teori är att dessa svarta hål fick ett försprång i sina massauppsamlingar genom att växa till från mindre svarta hål.

Kanske flera små håls sammanslagningar är orsaken. Men var dessa kom från eller bildades ur blir dock en olöst gåta. Vad kom först ett svart hål eller universum? 

Det finns två dominerande teorier (ovan i kursiv stil är min). Å ena sidan föreslår experter att supermassiva svarta hål kan ha vuxit från mindre svarta hål med massor runt 10 till 100 gånger solens. Dessa svarta hål skulle teoretiskt bli till via standardmekanismen för skapandet av svarta hål av stjärnmassa, nämligen avslocknandet och kollapsen av universums första generation av stjärnor.

Å andra sidan kan tidiga supermassiva svarta hål ha bildats direkt av kollapsen av massiva gasmoln av materia och därmed hoppa över "stjärnstadiet" (det som sker med avslocknande stjärnor av viss storlek). Astronomer kallar sådana svarta hål som direktkollapsat till svarta hål DCBH (Direct collapse black hole). 

Dessa DCBH kan sedan ha växt genom galaxers sammanslagningar, som var vanliga i det tidiga universum som också skulle medföra tillgång på gas och stoft och därmed växa till i storlek. Så småningom kan flera svarta hål ha kolliderat och smält samman  och ökat sin storlek.

Men det behövs fortfarande mycket mer forskning  innan en population av tunga tidiga mindre  svarta hål kan bekräftas finnas och deras koppling till supermassiva svarta hål i det tidiga universum kan fastställas, men nuvarande fynd representerar åtminstone ett steg i den riktningen.

Eftersom JWST troligast upptäcker fler ackumulerande svarta hål under den kommande tiden planerar vi att analysera dessa källor, undersöka möjliga röntgenmotsvarigheter med Chandra och utveckla en djupare förståelse för OBG , beskriver forskarlaget. Teamets forskning har skickats till Astrophysical Journal Letters och publiceras för närvarande på pappersarkivet arXiv.

Bild vikipedia Animerad simulering av ett Schwarzschild svart hål med en galax som passerar bakom. Runt tidpunkten för inriktningen observeras extrem gravitationlinsning av galaxen.