Galakser og svarte hull hører sammen. De aller fleste – om ikke alle – galakser har nemlig et kjempedigert svart hull i midten.

Hullet – som altså på ingen måte er et hull, men en ekstremt kompakt klump av materie og energi – kan faktisk ha vært der før galaksene ble til.

I så fall ble galaksen skapt rundt det svarte hullet, ved at hullet dro til seg stoff fra verdensrommet med de enorme gravitasjonskreftene sine.

På den annen side kan galaksen ha vært der først, og så gitt opphav til det svarte hullet.

Så hvilken vei gikk det egentlig? Spørsmålet om denne gigantiske høna og egget hennes har plaget astronomene i årevis. Men nå tror en gruppe internasjonale forskere at de kan være på sporet av et svar.

Målinger av både galakser og svarte hull som oppsto i universets barndom, tyder på at de svarte hullene var først på pletten.

Det hele har å gjøre med en underlig sammenheng.

Fast forhold.

– Det ser faktisk ut til å være et fast forhold mellom massen til det svarte hullet og massen til den sentrale delen av en galakse, forklarer Margrethe Wold ved Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Oslo.

Hun jobber nettopp med forholdet mellomgalakser og de svarte hullene deres.

– Jo større galaksen er, jo større er det svarte hullet. Og det er alltid det samme forholdet mellom de to: Det svarte hullet er omtrent en tusendel av massen til galaksen. I løpet av de siste 10 årene har forskerne funnet nettopp dette forholdet i flere galakser av ulike typer.

– Og det er jo litt merkelig! Det må bety at galaksene og de svarte hullene på et vis vet om hverandre og utvikler seg hånd i hånd.

Men hvem bestemmer hvor store de skal bli?

Snapshot.

Galaksene forskerne tidligere har undersøkt, ligger i nabolaget rundt Melkeveien. De er ferdig utviklede galakser, og avslører dermed ikke hvordan forholdet mellom galaksen og det svarte hullet var tidlig i universet, forteller Wold.

– Våre nabogalakser viser på en måte bare ferdigproduktet av galaksedannelsen.

Hvordan så det egentlig ut mens galaksen var i ferd med å dannes?

Det er her den nye undersøkelsen kommer inn. Et forskerteam fra National Radio Astronomy Observatory og flere andre forskningsinstitusjoner har nemlig endelig klart å undersøke noen eldgamle galakser som ligger svært langt unna.

Siden lyset og radiobølgene bruker tid på å reise igjennom det enormt store verdensrommet, ser ikke forskerne bildet av galaksene slik de ser ut i dag, men slik de så ut for milliarder av år siden.

Dermed får de altså et gammelt snapshot fra galaksenes barndom, under en milliard år etter at selve universet var blitt til.

Og her var forholdet mellom galaksene og de svarte hullene deres slett ikke som hos de ferdigvokste galaksene.

Digre hull og små galakser.

– De svarte hullene i disse unge galaksene har mye mer masse enn de sentrale delene av galaksen, sammenlignet med det vi har sett i vårt nære univers, sier Fabian Walter fra Max-Planck Institute for Radioastronomy i en pressemelding.

– Det ser altså ut til at de svarte hullene kom først!

Wold forklarer:

– Et svart hull vokser ved å sluke støv, gass og stjerner som er i nærheten, og det fortsetter å vokse så lenge det har materie å ta av. Men når det har slukt alt i det nærmeste området – innenfor den såkalte hendelseshorisonten – slutter det å vokse.

– Det svarte hullet kan ikke sluke hele galaksen. Materie som ligger lenger ute kan gå i bane rundt hullet uten å bli sugd inn.

– Hvis vi ser for oss at solen ble et svart hull, ville den hatt en hendelseshorisont bare tre kilometer fra solens sentrum. Så lenge ingenting forstyrret planetbanene i solsystemet, ville planetene fortsatt gått rundt i bane, som nå.

Slik kan altså de store, svarte hullene i de eldgamle galaksene ha vokst seg ferdige, lenge før selve galaksen har nådd full størrelse.

– På et tidspunkt har det svarte hullet altså est ut til sin voksne masse, mens galaksen fremdeles er i ferd med å dannes. I tiden etterpå har galaksen fortsatt å vokse rundt det svarte hullet, avslutter Wold.

Tilfeldigheter?

Det hører imidlertid med til historien at det finnes mange galakser i universet, og at mekanismene som styrer deres oppstandelse og liv er usannsynlig kompliserte.

Forskerne har foreløpig bare undersøkt fire fjerne galakser. Det hele kan teoretisk sett bare være en tilfeldighet, innvender astronomen Tod Lauer i NatureNews.

Så helt ferdig med høna og egget, er vi nok ikke.

Referanser: Forskningen ble lagt frem i januar i år, på American Astronomical Societys møte i Long Beach, California. Nature: Did black holes form before galaxies? Science: The Pit in a Galaxy’s Peach BBC: Black holes ’preceded galaxies’?

Denne reportasjen er produsert i samarbeid med forskning.no