Primordiale sorte hull er en helt spesiell type sorte hull som forskere mener kan ha oppstått i de aller første øyeblikkene etter Big Bang. I motsetning til «vanlige» sorte hull, som dannes når massive stjerner kollapser, kan disse ha blitt skapt av ekstremt tette lommer av subatomært materiale – uten at en stjerne var involvert.
Nå peker en ny studie på det som kan være den første direkte observasjonen av et slikt primordialsort hull. Det kan ta lang tid å bekrefte sikkert, men forskerne beskriver funnet som svært spennende.
Bak studien står astrofysikerne Alberto Magaraggia og Nico Cappelluti ved University of Miami. De har analysert data fra Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, bedre kjent som LIGO, som består av to anlegg i delstatene Washington og Louisiana.
LIGO måler gravitasjonsbølger, små krusninger i romtid som kan oppstå når to massive objekter kolliderer, for eksempel to sorte hull. I dette tilfellet undersøkte forskerne et signal som tyder på en kollisjon der ett av objektene hadde en masse på under én solmasse.
Det er uvanlig, fordi sorte hull som dannes etter en supernova, typisk har masser som starter på flere ganger solas masse og kan strekke seg helt opp til milliarder av solmasser i sentrum av galakser.
– De vanligste sorte hullene dannes som et resultat av en supernova, altså døden til en massiv stjerne, sier Cappelluti, ifølge University of Miami. – Derfor kan massene deres variere fra noen få ganger solas masse til milliarder av solmasser.
Primordiale sorte hull forventes derimot å kunne ha langt lavere masser. Nettopp derfor kan et objekt med masse under solas være en sterk indikasjon på at det ikke stammer fra en stjerne, men fra universets tidligste fase.
– Vi mener studien vår vil bidra til å bekrefte at primordiale sorte hull faktisk eksisterer, sier Cappelluti, ifølge University of Miami.
Signalet forskerne har sett nærmere på, har betegnelsen S251112cm. Selv om det trengs mer analyse for å konkludere sikkert, mener forskerne at et primordialsort hull med masse under solas er den mest sannsynlige forklaringen.
Forskerne har også gjort beregninger av hvor ofte primordiale sorte hull kan forekomme i universet, og hvor ofte LIGO realistisk sett burde kunne oppdage slike hendelser. Ifølge studien stemmer anslagene godt overens med hvor sjelden LIGO faktisk har registrert denne typen signaler siden observatoriet begynte å oppdage gravitasjonsbølger i 2015.
– Vi forsøkte å anslå hvor mange primordiale sorte hull som kan finnes i universet, og hvor mange av dem LIGO bør kunne oppdage, sier Magaraggia, ifølge University of Miami.
– Resultatene våre er oppmuntrende. Vi forutsier at sorte hull med masse under solas, som det LIGO kan ha observert, faktisk bør være sjeldne. Det er i tråd med hvor sjelden slike hendelser har blitt sett så langt, sier han.
Som andre sorte hull slipper heller ikke primordiale sorte hull lys ut, noe som gjør dem svært vanskelige å oppdage med tradisjonelle teleskoper. I tillegg antar forskere at de kan være mindre enn mange andre sorte hull, i noen tilfeller kanskje helt ned mot størrelsen på en asteroide.
Når man i tillegg forsøker å «se» milliarder av år tilbake i tid, blir det bokstavelig talt som å lete etter en nål i en kosmisk høystakk. Likevel kan slike funn få stor betydning. Hvis primordiale sorte hull kan identifiseres og kartlegges, kan de også bidra til å forklare et av de største mysteriene i moderne kosmologi: mørk materie.
Mørk materie er fortsatt hypotetisk, men mange astrofysikere mener den kan utgjøre rundt 85 prosent av all masse i universet og være avgjørende for at galakser og strukturer holder seg samlet. Selv om vi ikke kan se mørk materie direkte, finnes det indirekte spor i hvordan gravitasjon påvirker bevegelse og utvikling i universet.
Noen forskere har pekt på at primordiale sorte hull kan stå for en betydelig andel av mørk materie. Tanken er at det kan ha eksistert enorme mengder av dem fra starten av, og at de kan være spredt over store områder i rommet.
For å få et mer endelig svar må forskere imidlertid oppdage flere slike kandidater. Det kan bli enklere etter hvert som LIGO oppgraderes, og nye instrumenter tas i bruk. Et av dem er European Space Agencys rombaserte gravitasjonsbølgedetektor LISA, som etter planen skal skytes opp i 2035.
– LIGO har fanget det som er svært sterke bevis for at disse typene sorte hull eksisterer, men vi må registrere et nytt slikt signal, eller flere, for å få den endelige bekreftelsen, sier Cappelluti, ifølge University of Miami.
– Det som er tydelig, er at vi ikke kan utelukke at de er reelle, legger han til.
Studien skal publiseres i en kommende utgave av The Astrophysical Journal og er gjort tilgjengelig som et forhåndstrykk.
