Svarta hål trevligare än vi trott

De är stora, mäktiga och - låt oss erkänna det - lite läskiga. Om det är något i vårt universum som kan orsaka alltings förstörelse, så är det svarta hål. 

Ändå tros dessa jättehål i rymden vara mittpunkten i samtliga massiva galaxer. De spelar faktiskt en så stor roll att ett av kriterierna för att säga om en galax är aktiv, är ifall det svarta hålet i dess kärna aktivt skjuter ut materia.

Vänta va? Jo, det är sant. Det visar sig att svarta hål inte bara använder sin superstarka kraft för att dra till sig partiklar och ljus; de kan också skapa jetstrålar som skjuter plasma så långt att det träffar nästa galax.

Observationella astronomer – forskare som har som uppgift att dokumentera det som syns i rymden – har fullt upp med att ta reda på varför.

En hjälpande hand

I princip är det lätt för galaxer att växa: en stjärna föds då gas kyls ned. Dock finns det en paradox i den tillgängliga datan, där de mest noggrant utförda beräkningarna pekar mot att det borde finnas fler stjärnor än vad som faktiskt syns. Alltså måste någonting hända längs vägen - någon sorts mekanism håller bildandet av stjärnor på en viss, kanske hanterbar, nivå medan galaxer utvecklas. 

Dagens forskning pekar mot att svarta hål sannolikt hjälper till.

“Bipolära jetstrålar av plasma från det svarta hålet verkar fungera som en sorts termostat för hela galaxen”, säger Tuomas Savolainen, Academy research fellow vid Aalto-universitetet. “De senaste tjugo åren har mycket forskningsarbete föreslagit att dessa jetstrålar mekaniskt hettar upp gas som annars skulle ha bildat nya stjärnor. Men vi vet fortfarande inte hur jetstrålarna, som är mycket smala, kan distribuera den energi som svarta hål skapar över ett så pass stort område.” 

Och visst är området stort. Enligt Tuomas kan jetstrålarna sträckas ut genom att skicka plasma i två riktningar och blir på så vis miljoner ljusår långa.
 

Synfältets gränser tänjs

Trots att svarta hål verkar vara till en viss hjälp, så är de knepiga. De absorberar allt ljus, vilket gör att de inte direkt syns lika lätt som planeter eller stjärnor i närheten. Ett tips kan vara plasmajetstrålarna. Men även om de är närvarande, så är regionerna där de bildas relativt små och, sett från jorden, oerhört långt borta. Ett typexempel är ett av de närmsta massiva, aktiva svarta hålen som befinner sig i vår granngalax M87 och som är mer än 50 miljoner ljusår bort. 

Forskarna blev tvungna att vara kreativa. Ett pågående projekt kombinerar kraften från radioteleskop jorden runt - och ett i rymden. Tekniken, som kallas Very Long Baseline Interferometry, är liktydig med ett teleskop som är större än vår planet med en längd på 350 000 km. Genom att använda dess styrka kan teamet studera en jetstråle i centrum av en närliggande galax, Perseus A, med en aldrig tidigare skådad noggrannhet.

Ett annat stort internationellt samarbete använder kraftfulla teleskop med kortare våglängd på samma sätt, för att på så vis hoppas få en bättre översikt över vår egen galax svarta hål - eller snarare, dess skugga på ljuset bakom. Samarbetsprojektet Event Horizon Telescope är så exakt att man från jorden skulle kunna se ett Dominokex på månens yta.

“Vi försöker tänja på gränserna för vad vi kan se”, säger Tuomas, som är en del av de båda pågående studierna genom sitt arbete vid Aalto Skoggård radioforskningsinstitut.

Det betyder att försöka komma så nära det bara går, åtminstone till den grad som tekniken kan göra möjligt. En utsökt upplösning kan visa oss var plasmajetstrålen faktiskt börjar. Den är också nyckeln till att fånga sådant som vi aldrig tidigare sett, till exempel skuggan av ett svart hål, eller bilden av händelseshorisonten – punkten utan återvändo – som bildas av gravitationslinsfenomenet.

Att förfina det redan förfinade

Även om vi kan se längre och längre bort i rymden för varje decennium som går, så fortsätter svarta hål att gäcka oss. 

“Vi förstår fortfarande inte exakt hur de här plasmajetstrålarna bildas”, förklarar Tuomas. “Vi vet att magnetiska krafter är  och dessutom någon slags rotation inblandade. Men vi är inte säkra på hur svarta hål kan generera så enorma jetstrålar.”

“Om vi kan ta reda på vad som utlöser jetstrålarna, så skulle vi bättre förstå varför vissa svarta hål skjuter ut plasma och andra inte. Framförallt skulle vi kunna förklara hur galaxuppvärmningen aktiveras – och i förlängningen förstå vad jetstrålar betyder för galaxutvecklingen.