Bliver et sort hul nogensinde fyldt op?

Sorte huller fungerer ikke som evigt-tændte støvsugere. Ej heller fuldstændig som et afløb i et badekar, eller som et glubsk hul i baghaven.

Men vi tyer til sammenligninger med noget, vi kender, når vi skal tænke på og forklare sorte huller, fordi vores fantasi kommer på overarbejde.

Verdensrummet overgår vores forestillingsevne, og derfor kan det være en udfordring at forstå noget så komplekst og kompakt som et sort hul.

Men det betyder ikke, at vi ikke skal gøre et forsøg. Derfor har vores læser Henning skrevet ind til os i håb om at få styr på, om sorte huller egentlig er umættelige.

»Kan et sort hul blive ved med at trække materiale til sig? Vil det ikke blive fyldt op på et tidspunkt, eller hvor bliver materialet af?,« skriver han i en e-mail til Spørg Videnskaben.

For at undersøge hvad der sker med al det materiale, et sort hul trækker til sig, har vi talt med Albert Sneppen, der er ph.d.-studerende ved Niels Bohr Institutets The Cosmic DAWN Center på Københavns Universitet.

Han har tidligere løst en af astrofysikkens helt store gåder om netop sorte huller og kan derfor tage os med på en rejse til det ydre rum, så vi kan se lidt nærmere på, hvordan sorte huller fungerer.

En sort ... kugle?

Inden vi kommer alt for godt i gang, skal vi have rettet op på en fejlopfattelse. Et sort hul er nemlig ikke et hul, som vi forstår det på Jorden. Det er faktisk kugleformet.

Navnet på fænomenet er nok opstået, fordi når noget ryger ‘ned’ i et sort hul, ser vi det ikke igen.

Og med det in mente skal vi nu have svar på, om et sort hul virkelig kan blive ved med at trække materiale til sig.

»Ja, det kan det,« lyder den korte version af svaret fra Albert Sneppen.

»Hvis du kaster mere cement i et hul i vejen, vil du jo på et eller andet tidspunkt fylde hullet, men et sort hul kan altid trække mere materiale ind i sig og vokse sig større,« forklarer han.

Det vil sige, at hvis du ‘fodrer’ det sorte hul, får det mere masse, mere tyngdekraft og vokser sig endnu større.

På den måde kan et sort hul altid få mere masse og mere tyngdekraft.

Så langt, så godt.

Lidt ligesom et afløb i et badekar

Nu hvor vi har fået styr på, at et sort hul faktisk er umætteligt, bliver anden del af Hennings spørgsmål automatisk besvaret: Et sort hul vil aldrig blive fyldt op.

Det betyder dog ikke, at et sort hul kan vokse uendeligt hurtigt, selvom det kan vokse sig uendeligt stort.

Hvis et materiale lægger vejen forbi et sort hul, er dets første stoppested den såkaldte tilvækstskive. Forestil dig en roterende cd, som ligger rundt om det sorte hul, der jo er kugleformet.

Når materiale befinder sig her på tilvækstskiven, gnider stof mod stof. Når det sker, bliver materialet varmet op og begynder at lyse kraftigt.

»Hvis du kaster rigtig meget stof ned i et sort hul, lyser det rigtig kraftigt, og det lys kan ligesom sænke det næste stof, der falder ned i det sorte hul,« forklarer Albert Sneppen.

Begynder det at knage lidt i hovedet, når du prøver at visualisere det? Så har Albert Sneppen heldigvis en metafor, som kan hjælpe din forståelse på vej.

»Konceptet er måske lidt kompliceret, men det er egentlig bare, at hvis alt det her stof skal komme ned i et badekars afløb, bliver det presset rigtig tæt sammen, og så bliver det rigtig lyst. Og det betyder, at det bliver svært for det næste stof at ryge ned samtidigt,« forklarer han.

Lige præcis afløbsmetaforen har vi før været omkring på Videnskab.dk, da en af vores læsere spurgte til, om det var et retvisende billede på et sort hul. Det korte svar er: ‘Ja, på en måde.’ Det længere og mere uddybende svar kan du læse her.

Et hul i fysikkens viden

Men hvad sker der med alt det, der ryger ned i et sort hul?

Det korte svar er, at det ved man faktisk ikke.

»Det er nærmest mere et filosofisk spørgsmål på en eller anden måde, fordi det er den her idé om, at når noget falder ned i det sorte hul, mister vi al kontakt med den verden, det falder ned i,« fortæller Albert Sneppen.

Så snart et materiale kommer ud over det, man kalder begivenhedshorisonten, altså grænsen mellem det sorte hul og omverdenen, aner vi ikke, hvad der sker med det.

Hvis du engang lærte af din fysiklærer, at alting i et sort hul bliver mast sammen på grund af tyngdekraften, er det ikke nødvendigvis forkert. Vi ved bare heller ikke, om det er rigtigt.

Det handler om, at fordi tyngdekraften er så stærk, at selv ikke lys kan undslippe, vil vi aldrig kunne observere, hvad der sker med materialet.

Heller ikke hvis vi ofrede os selv og tog på en envejstur ned i et sort hul, ville vi kunne fortælle om det, fordi der ikke er nogen måder, hvor information kan blive sendt ud af det sorte hul igen.

Men fysikere har alligevel opstillet forskellige modeller for, hvordan scenariet kunne se ud. Det gør de ved at tage fysiske love, som vi kender fra Jorden, og tilpasse lovene til rummet.

For eksempel Einsteins ligninger om tyngdekraft. Hvis de gælder for sorte hullers tyngdekraft, vil det betyde, at materiale i et sort hul for evigt vil falde mod et uendeligt lille punkt sammen med alt andet masse og materiale, som det sorte hul består af.

Albert Sneppen er ikke meget for at deltage i gættekonkurrencen:

»Hvad der sker, når du tager os, sole, stjerner og masse og samler i et uendeligt lille sted, er rimelig udefineret og uforståeligt i sig selv,« siger han og holder sig på den sikre side i det per definition ubesvarlige spørgsmål.

Tilbage på Jorden - en del klogere

Efter den rejse rundt om sorte huller kan vi trygt vende tilbage til Jorden med nogle af svarene på Hennings spørgsmål:

Et sort hul er umætteligt. Det har form som en kugle og kan blive ved med at trække materiale til sig, det vil aldrig blive fyldt op, men vi aner ikke, hvor materialet, der suges ind, bliver af.

Vi takker Henning for det gode spørgsmål og kvitterer med en Spørg Videnskaben-T-shirt.

Også tak til Albert Sneppen for at gøre os klogere.

Du kan også selv sende dine undrener og hovedbrud til os. Send en e-mail til sv@videnskab-wp.wp.stage.combell.peytz.dk.

Hvis du sidder tilbage med sorte huller i din viden om rummet, kan du måske få dem fyldt ud ved at læse artiklerne her: