16 januari, 2010

Svarta Hålens historia, teorins framväxt

Redan på 1700-talet började teorin om de svarta hålens existens att ta vid. Det var efter att Newton hade formulerat sin gravitationsteori som tankar på något med så hög gravitation att inte ens ljuset kunde fly därifrån, började uppstå.
Vid den här tiden spekulerades det mycket kring huruvida ljus var av partikel- eller vågform. Newton trodde starkt på ljuset som partiklar och därför borde gravitationens lagar även gälla dessa. Hans idéer följdes upp av flertalet vetenskapsmän såsom John Michell och franske Laplace, vilka utformade liknande teorier om supermassiva objekt ute i världsrymden.

På 1900-talet publicerade sedan Albert Einstein sin relativitetsteori, vars geometriska beskrivningar gör det möjligt för ett svart hål att existera. Nu passade den tyske astrofysikern Karl Schwarzchild på att utforma en lösning till Einsteins ekvationer som visade hur ett svart hål hade krökt rumtiden (se stycket Vad är ett svart hål?). Schwarzchilds teorier förespråkade att en tillräckligt massiv stjärna har en radie inom vilken stjärnans flykthastighet överskrider ljusets hastighet, samt en radie där krökningen av rumtiden blir oändlig.
Sådana teorier var förstås väldigt svåra att ta till sig vid den tiden, en av de största tvivlarna på Schwarzchilds teorier var faktiskt Albert Einstein. Tillsammans med sin kollega Arthur Eddington försökte Einstein motbevisa teorin om de svarta hålen, men misslyckades båda gångerna. Istället växte intresset för de svarta hålen ännu mer.

År 1939 publicerades i USA en häpnadsväckande artikel som beskrev vad som skedde med en stjärna när den kollapsade till ett svart hål. Fysikern J Robert Oppenheimer lockade till sig välartade unga fysiker från världen över till sin världsberömda institution Berkeley. En av dessa, ett matematiskt geni vid namn Snyder, snappade upp teorierna om de svarta hålen och tillsammans med sin mentor utformade han med hjälp av förenklade formler skedet vid en väldigt massiv stjärnas död. Man kunde nu studera vad som hände från tre perspektiv; dels utanför Schwarzchildradien, innanför radien eller så kunde man följa med materien ner mot singulariteten (se stycket Vad händer om man åker in i ett svart hål?).

I och med att artikeln publicerades vid Andra Världskrigets början, koncentrerades alla ländernas resurser på kriget och många duktiga fysiker sattes på att utveckla atombomber. Eftersom en atombomb och en kollaps av en stjärna är lika varandra, blev flera av dessa vetenskapsmän stora inom utvecklingen av teorierna kring de svarta hålen.

På trettiotalet upptäcktes även radiovågorna som strålar från Vintergatans centrum. Amatörastronomen Grote Reber kartade det samt två andra punkter på stjärnhimmeln med hjälp av ett hemmagjort radioteleskop. Efter forskning från många oberoende forskare fick man i början av sextiotalet fram att energin från massan i en av dessa punkter var tio miljoner gånger större än massan av vår sol. De två forskningsområdena hade byggts upp vid sidan av varandra men nu började tankar på svarta hål i mitten av vår galax dyka upp.

På 1960-talet växte intresset för svarta hål rejält och astrofysiker världen över började forska om de svarta hålens egenskaper. Dock drog man till en början alla slutsatser ur ett icke-roterande håls perspektiv. Man kom fram till att massiva stjärnor bildar perfekta svarta hål även om de inte var helt sfäriska från början, samt bekräftade en teori om roterande stjärnor och svarta hål. Man visade senare även att svarta hål roterar och pulserar, samt kan ha väldigt långa jetstrålar av magnetiserad gas skjutande ur sig. Denna upptäckt ledde till en stor utveckling inom teorin om de svarta hålen i galaxers mitt, som sade att de svarta hålen är med vid bildningen av en galax och hjälper till att bilda stjärnor galaxen (se stycket Svarta hål i galaxers mitt).

Inga kommentarer:

Skicka en kommentar