Universet dunker — og vi begynner å høre det

Har du noen gang vært i et rom så stille at du kunne høre bygningen selv surre? Rommet har en egen frekvens, en lav buldring du aldri legger merke til før alt annet forsvinner.

Vel, universet har noe lignende. En konstant, dyp summing som brer seg gjennom rommet som et slags kosmisk hjertelag. Og forskerne begynner først nå å skjønne hva som skaper den.

Noe vilt dukker opp

Her blir det spennende. En fersk studie tyder på at en del av denne summingen kan være ekko fra hendelser som skjedde for over 13 milliarder år siden. Da universet fortsatt var en baby.

Vi snakker om de første generasjonene av supermassive svarte hull. De som ble født fra universets eldste og mest eksotiske stjerner.

Vent, stjerner som går på mørk materie?

La meg forklare, for dette er ganske vilt.

Vi vet alle hvordan vanlige stjerner fungerer. De er enorme fusjonsreaktorer. Hydrogenatomer krasjer sammen, blir til helium, og slipper ut enormt mye energi.

Men hva om jeg sa at det kanskje fantes en helt annen type stjerne i det tidlige universet?

Disse hypotetiske objektene kalles Mørke Stjerner. De ville ikke få energien sin fra kjernefusjon som sola vår. I stedet ville de bli drevet av mørk materie — den mystiske substansen som utgjør omtrent 27 prosent av universet, men som aldri er blitt oppdaget direkte.

Her kommer det morsomme: hvis partikler av mørk materie kunne utslette hverandre inni disse stjernene (noe som er teoretisk mulig under visse forhold), ville de slippe ut nok energi til at stjernen kunne lyse uten kjernefusjon i det hele tatt.

Og fordi denne mørke-materie-varmen virker annerledes enn vanlig fusjon, kunne disse stjernene bli ekstremt store. Potensielt millioner av ganger mer massive enn sola vår.

Hva har dette med gravitasjonsbølger å gjøre?

Godt spørsmål.

Gravitasjonsbølger er bølger i selve romtiden. Tenk deg en dam. Du kaster en stein. Bølger brer seg utover. Slik er det med gravitasjonsbølger — bortsett fra at det er massive objekter som skaper dem. To svarte hull som spinner rundt hverandre og til slutt smelter sammen, for eksempel.

Forskere har brukt noe som heter Pulsartidsmatriser for å oppdage disse bølgene. Pulsarer er nøytronstjerner som snurrer fort og fungerer som kosmiske metronomer. De sender ut radiopulser med utrolig presisjon.

Når gravitasjølbølger passerer gjennom, forskyver de tidspunktet da pulserne når jorda. Det er ekstremt subtilt — som å måle bredden til et atom sammenlignet med avstanden mellom stjerner — men astronomene har blitt flinke til det.

Forskerne har oppdaget det som ser ut til å være en bakgrunnssumming av gravitasjonsbølger. Sannsynligvis skapt av utallige par med supermassive svarte hull gjennom universets historie. Den vanlige forklaringen er at vi hører den kombinerte gravitasjonsbølge-sangen fra svarte hull-kollisjoner over milliarder av år.

Det som manglet: Hvor kom disse svarte hullene fra?

Her blir den nye forskningen virkelig interessant.

Forskerne undersøkte om supermassive svarte hull som ble dannet tidlig i universet kunne ha produsert gravitasjonsbølgebakgrunnen vi oppdager i dag. Spesielt så de på om svarte hull født fra disse eksotiske Mørke Stjernene kunne være forfedrene til de svarte hullene som lager disse bølgene.

Svaret ser ut til å være ja. Og det kan faktisk være en stor del av forklaringen.

Forskerne modellerte hvordan disse urgamle svarte hullene ville utvikle seg over kosmisk tid. De ville vokse sammen med vertsgalaksene sine, av og til pares med andre svarte hull, og til slutt smelte sammen — og produsere gravitasjonsbølger underveis. Hvis nok av disse Mørke Stjerne-restene eksisterte tidlig i universet, kunne etterkommerne deres utgjøre en betydelig del av gravitasjonsbølgesignalet vi nå oppdager.

Hvorfor dette betyr noe

Dette er viktig av flere grunner.

For det første knytter det sammen to felt som ikke alltid snakker med hverandre: gravitasjonsbølge-vitenskap og studiet av det tidlige universet. Vi bruker bokstavelig talt svarte hull-kollisjoner som skjer nå til å lære om hva som eksisterte for 13 milliarder år siden.

For det andre tilbyr det en mulig løsning på et av astronomiens mest tricky puslespill: hvordan ble supermassive svarte hull så store så fort? James Webb-teleskopet har funnet svarte hull som allerede var enorme da universet var ungt. Vi har slitt med å forklare hvordan de fikk tid til å vokse så store. Mørke Stjerner kan gi svaret — den mørke materien de hadde som drivstoff ville la dem samle masse mye raskere enn vanlige stjerner.

Og for det tredje gir det oss en helt ny måte å studere det tidlige universet på. I stedet for å bare stole på lys (som har begrensninger når vi ser så langt tilbake), kan vi kanskje bruke gravitasjonsbølger som et helt nytt vindu inn i kosmisk historie.

Veien videre

Forskningen tyder på at dagens gravitasjonsbølge-målinger faktisk kan fortelle oss noe om hvor vanlige disse tidlige svarte hull-frøene var. Det er en utrolig tanke. Vi bruker rynker i romtiden til å telle objekter som ble dannet da universet var mindre enn en milliard år gammelt.

Selvfølgelig er dette fortsatt teoretisk. Mørke Stjerner er fortsatt hypotetiske, og mer arbeid må til for å bekrefte om dette virkelig er det som lager den kosmiske summingen vår.

Men det at vi i det hele tatt kan stille disse spørsmålene? Det er den typen ting som gjør astronomien så utrolig fascinerende.

Universet har alltid sendt oss meldinger. Vi blir bare bedre og bedre til å lese dem.