Forside Sorte huller
Tema
Sorte huller
Et sort hul er et område, hvor tyngdekraften er så stærk, at intet – ikke engang lys – kan slippe ud. Her er historien, typerne, de første billeder og de uløste gåder.
Hvad er et sort hul?
Et sort hul er et område i rummet, hvor så meget masse er presset sammen, at tyngdekraften forhindrer alt i at slippe væk – også lys. Grænsen, hvorfra der ingen vej tilbage er, kaldes begivenhedshorisonten. Det er ikke en fysisk overflade, men en slags "point of no return".
Størrelsen af horisonten for et ikke-roterende sort hul kaldes Schwarzschild-radius. For et sort hul med Solens masse er den omkring 3 kilometer. Skulle Jorden presses sammen til et sort hul, ville den være mindre end en centimeter i radius.
Fra tankeeksperiment til virkelighed
- 1783: Den engelske præst og naturforsker John Michell spekulerer i "mørke stjerner", hvis tyngdekraft er så stærk, at lyset ikke kan undslippe.
- 1916: Kort efter Einstein offentliggør den generelle relativitetsteori, finder den tyske fysiker Karl Schwarzschild en løsning på ligningerne, der beskriver det, vi i dag kalder et sort hul.
- 1939: Robert Oppenheimer og Hartland Snyder viser, at en tung stjerne kan kollapse til et sådant objekt.
- 1960'erne: Fysikeren John Wheeler populariserer betegnelsen "black hole", og Roger Penrose viser, at singulariteter er en generel følge af kollaps. Penrose fik Nobelprisen i 2020 for dette.
- 1970'erne: Røntgenkilden Cygnus X-1 bliver en af de første stærke kandidater til et sort hul i en dobbeltstjerne.
- 1974: Stephen Hawking beregner, at sorte huller langsomt bør udsende stråling på grund af kvanteeffekter.
- 2015: Gravitationsbølger fra to sammensmeltende sorte huller måles direkte.
- 2019: Event Horizon Telescope offentliggør det første billede af "skyggen" af et sort hul – i centrum af galaksen M87.
- 2022: Samme samarbejde præsenterer et billede af Sagittarius A*, det sorte hul i centrum af vores egen Mælkevej.
Tre slags sorte huller
| Type | Masse | Hvordan de dannes |
|---|---|---|
| Stjernesorte huller | Typisk 5 til nogle få hundrede solmasser | Når meget tunge stjerner kollapser i en supernova – eller når sorte huller smelter sammen |
| Mellemstore sorte huller | Hundreder til hundredtusinder af solmasser | Uklart; få sikre eksempler kendes |
| Supermassive sorte huller | Millioner til milliarder af solmasser | Findes i centrum af de fleste store galakser; oprindelsen er et af de store spørgsmål |
Vores galakses centrale sorte hul, Sagittarius A*, vejer omkring 4 millioner solmasser og ligger ca. 26.000 lysår borte. Opdagelsen bygger bl.a. på årtiers målinger af stjerners baner tæt på centrum, som gav Reinhard Genzel og Andrea Ghez Nobelprisen i 2020. Det sorte hul i M87 er langt tungere – omkring 6,5 milliarder solmasser.
Hvad sker der, hvis man falder ind?
Det afhænger af det sorte huls størrelse:
- Ved et lille sort hul er forskellen i tyngdekraft mellem fødder og hoved så stor, at en rumfarer ville blive strakt ud som spaghetti, længe før horisonten. Fysikere kalder det faktisk spaghettificering.
- Ved et supermassivt sort hul er tidevandskræfterne ved horisonten svage, og man ville krydse den uden at mærke noget særligt – men der er ingen vej tilbage.
- Set udefra ser det ud, som om den faldende bevæger sig langsommere og langsommere og bliver mere og mere rødlig, uden nogensinde helt at nå horisonten. Det er en følge af tidsforlængelse i stærk tyngdekraft.
Sorte huller er ikke kosmiske støvsugere
En udbredt misforståelse er, at sorte huller suger alt til sig. Langt fra horisonten trækker et sort hul ikke stærkere end en stjerne med samme masse. Hvis Solen blev erstattet af et sort hul med samme masse, ville Jorden fortsætte i sin bane som før – det ville bare blive koldt og mørkt.
De uløste gåder
- Informationsparadokset: Hvis sorte huller fordamper via Hawking-stråling, hvad sker der så med informationen om det, der faldt ind? Kvantefysikken siger, at information ikke kan gå tabt; relativitetsteorien ser ud til at sige det modsatte.
- Singulariteten: I centrum forudsiger relativitetsteorien uendelig tæthed. De fleste fysikere tror, at en teori for kvantetyngdekraft (fx strengteori) vil ændre billedet.
- De første kæmper: James Webb-teleskopet har fundet store sorte huller meget tidligt i universets historie. Hvordan nåede de at vokse så hurtigt?
Slå begivenhedshorisont, singularitet og Hawking-stråling op i ordbogen.