Nylige observationer af tyngdebølger har fanget et fænomen, der udfordrer den etablerede astrofysik: et massivt sammenstød, hvor det ene objekt er mærkbart lettere end Solen. Et så let sort hul kan simpelthen ikke opstå gennem et traditionelt stjernekollaps. Dette ufattelige mysterium har ledt forskerne på sporet af en dybt fascinerende hypotese, som peger på, at vi måske kigger på et relikvie skabt blot få mikrosekunder efter Big Bang.
Da eksperterne bag forskningssamarbejdet LIGO–Virgo–Kagra granskede dataene fra tyngdebølgehændelsen kendt som S251112cm, stod de over for en vaskeægte gåde. Det ene af de to kolliderende legemer havde en lavere masse end vores egen sol. Ifølge de gængse modeller for stjerners udvikling er eksistensen af et sådant sort hul en fysisk umulighed. Af samme årsag peger en voksende gruppe af astrofysikere nu på, at dette kan være menneskehedens allerførste bevis på et oprindeligt sort hul.
Hvis de indledende analyser holder stik, står vi over for en markant omskrivning af de kosmologiske grundbøger. Dette gennembrud giver os et unikt kig direkte ind i universets allertidligste barndom, som ellers har været fuldstændig skjult for vores instrumenter. De fremtrædende forskere Nico Cappelluti og Alberto Magaraggia har offentliggjort beregninger, der antyder, at dette objekt blev formet under den kvantekromodynamiske æra i universets absolutte spæde start.
Gravitationsastronomi er en relativt ung disciplin, der først for få år siden åbnede et helt nyt vindue til kosmos. I dag registrerer disse hyperfølsomme detektorer snesevis af kollisioner årligt, og hver evig eneste detektion kan potentielt ryste vores verdensbillede. For dig betyder det ganske simpelt, at du lever i en tidsalder, hvor de dybeste spørgsmål om universets skabelse går fra at være abstrakte tankeeksperimenter til håndgribelige, målbare data.
Hvad afslørede det usædvanlige signal fra rummet?
Hele forløbet startede med en tilsyneladende rutinemæssig registrering af tyngdebølger via det enorme netværk bestående af LIGO, Virgo og det japanske anlæg Kagra. Disse gigantiske interferometre er specialdesignede til at opfange mikroskopiske forstyrrelser og strækninger i rumtiden, der opstår, når tyngdebølger skyller ind over Jorden. Langt de fleste af disse signaler stammer fra voldsomme sammenstød mellem massive sorte huller, der er utallige gange tungere end Solen.
Dykker man ned i hændelsen S251112cm, skiller dataene sig dog markant ud. Den dybdegående analyse viste, at et af de to kolliderende objekter vejede et sted mellem en tiendedel og knap en hel solmasse. Et himmellegeme i denne fjervægtsklasse passer overhovedet ikke ind i nogen kendt ramme for, hvordan stjerner fødes, lever og dør.
Forskerholdet testede øjeblikkeligt alle tænkelige standardforklaringer. Hvis signalet stammede fra et voldsomt brag mellem neutronstjerner eller hvide dværge, ville hændelsen uundgåeligt have udløst et kraftigt lysglimt – for eksempel i form af røntgenstråling, gammaglimt eller i et optisk spor. Eftersom himlen forblev helt mørk uden nogen elektromagnetisk signatur, måtte eksperterne ty til et langt mere eksotisk scenarie.
Ifølge kollaborationens egne forskere peger den statistiske sandsynlighed på over 99 procent for, at der er tale om en masse under én solmasse. Denne stensikre datamængde giver hypotesen om et oprindeligt sort hul et uhyre solidt fundament, selvom den endelige og uomtvistelige bekræftelse stadig afventer.
Hvordan kan et sort hul veje mindre end Solen?
Når vi normalt kigger i astronomiske kataloger efter legemer med en masse svarende til Solens, finder vi primært ultrakompakte neutronstjerner. Et klassisk sort hul, der dannes, når en døende stjerne kollapser, er betydeligt tungere. Moderne astrofysiske modeller kræver nemlig en absolut minimumsmasse på omkring tre solmasser for overhovedet at skabe den nødvendige gravitationelle tyngde til et sort hul.
Hvis man beregner de fysiske dimensioner af et sort hul på blot 0,87 solmasser, lander man på en størrelse, der minder om en større by. Diameteren på en sådan ekstrem tidslomme vil være i omegnen af blot fem kilometer. Det svarer til en distance, du let kan spadsere på under en time – men her er næsten hele Solens samlede masse altså presset sammen på dette bittelille areal. Ingen velkendte processer i nutidens stjerner kan frembringe et så astronomisk pres.
Teoretiske fysikere understreger, at klassisk stjerneevolution simpelthen forbyder skabelsen af så lette sorte huller gennem kernekollaps. Stjerner med lav masse ender deres dage som hvide dværge, mens de tungere varianter skaber neutronstjerner. S251112cm bryder alle disse regler.
Doktor Lisa Barsotti fra MIT, der er et af kernemedlemmerne i LIGO-teamet, bemærker, at udstyret i dag er så følsomt, at det kan fange bevægelser mindre end en tusindedel af en protons bredde. Det er netop denne utrolige tekniske kunnen hos anlæggene LIGO i Hanford og Livingston samt Virgo i nærheden af Pisa, der gør det muligt at opdage fænomener, som falder uden for alt, hvad vi hidtil har kendt.
Et direkte spor til universets første mikrosekunder
For at finde ophavet til denne utrolige anomali retter forskerne Nico Cappelluti og Alberto Magaraggia blikket mod en uhyre fjern fortid – tilbage til en epoke, hvor universet var under en milliontedel af et sekund gammelt. Under disse ubegribelige forhold bestod universet af et ekstremt tæt og kogende kv
