Sandra Raimundo fra Niels Bohr Institutet modtager Marie Skłodowska Curie Global Grant
Sandra Raimundo fra Dark Cosmology Centre ved Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, modtager Marie Skłodowska Curie Global Grant. Bevillingen giver hende mulighed for at tilbringe to år af bevillingsperioden ved University of California, Los Angeles, USA (UCLA), hvorefter hun har valgt at returnere til Niels Bohr Institutet. Formålet med bevillingen er at forbedre modtagerens forskningsprofil, at få erfaringer i et internationalt forskningsmiljø, samt at bringe viden og erfaringer tilbage til deres oprindelige, videnskabelige institution. ”Ideen er ganske enkelt at sørge for vidensdeling mellem de to værts-institutioner”, forklarer Sandra Raimundo. Begge institutioner har en vært, som er samarbejdspartnere i det videnskabelige projekt.
Bevillingens hovedemne er de supertunge sorte huller i Universet. Eller måske snarere forbindelsen mellem de sorte huller og de galakser, der er hjemsted for dem. ”Vi ved der findes sorte huller i centrum af nogle galakser, som har en masse på mere end en million gange Solens – eller endnu mere. Men vi er ikke sikre på, hvordan de er blevet dannet, eller hvordan de er blevet så supertunge, som de er”, forklarer Sandra Raimundo. Groft sagt findes der to typer sorte huller: Den ene er de sorte huller der dannes når en stjerne med mere end 10 gange Solens masse dør. Den anden er de supertunge sorte huller, ligesom dét der findes i Mælkevejens centrum. Det har en masse på mere end 4.000.000 gange solens masse. Meget, meget tungere, med andre ord.
Sorte huller og galakser lever i parforhold – men hvordan?
Der er evidens for, at galakser og sorte huller udvikler sig sammen. Et af hovedelementerne i Sandra Raimundos forskning er at svare på, hvordan gas i det interstellare rum bevæger sig ind i det sorte hul, da sorte huller vokser, når de optager materiale fra omgivelserne. Men hvilke faktorer styrer mængden af gas? ”Nogle af de sorte huller udsender en enorm mængde energi til deres omgivelser i denne proces. Af og til bliver strålingen, fx i form af synligt lys, så stærk, at det skinner klarere end hele galaksen, hvor det sorte hul er centrum”, forklarer Sandra Raimundo. ”Vi mener, at det sorte hul påvirker hele galaksen, når det er i denne aktive tilstand, på grund af den enorme overførsel af energi. Gassen er brændstoffet, så hvis vi kan lære mere om, hvad der styrer tilførslen af gas til det sorte hul, hvad der dæmper eller øger tilførslen, vil det hjælpe os til at forstå, hvorfor nogle sorte huller er aktive og udsender energi, og hvorfor nogle ikke er”.
De fysiske processer, der transporterer stof gennem rummet er, med andre ord, nøglen til at forstå processen som helhed, og den fundamentale fysik, der styrer det hele, er derfor endnu et vigtigt element i Sandra Raimundos forskning.
Dette billede af galaksen M106 viser den indre struktur omkring kernens halo i den aktive galakse. Store mængder gas fra galaksen menes at falde ind i og ”fodre” det supertunge sorte hul i centrum af galaksen. Galaksen ligger 23,5 millioner lysår væk i konstellationen Canes Venatici. Credits til billedet: NASA & ESA/Robert Gendler
Observationerne vil begynde i nabolaget og flytte sig længere ud i rummet senere i projektet
Det bliver nødvendigt at undersøge transporten af stof gennem rummet på forskellige skalaer, lige fra Solsystem-størrelse til galakser, der opsluger hinanden. Af denne grund begynder projektet i de nærmeste galakser, da de forskellige skalaer er lettere at se med de instrumenter, der er til rådighed. ”Men senere, når vi har opnået en bedre forståelse af de fysiske processer, kan vi udvide studierne til de fjernere galakser, hvor vores instrumenter ikke er i stand til at se området lige omkring det sorte hul i øjeblikket. Hvis vi forstår fysikken, forstår vi også hvad der sker, selv i de fjerne galakser”, forklarer Sandra Raimundo.
State-of-the-art-teleskoper og -instrumenter vil blive brugt i projektet
Sandra Raimundo kommer til at benytte instrumenter som ALMA (Atacama Large Millimeter Array, Chile), VLT (Very Large Telescope i Atacama, Chile) og Hubble Space Telescope. Den nye, såkaldte ”Integral field unit” i det fremtidige James Webb Space Telescope vil også komme til at yde et vigtigt bidrag. Disse instrumenter kan skelne de mindre skalaer i galakserne og bestemme fart, retning og masse af stjerner og gas. ”Med denne viden kan vi lave modeller af gastransportens dynamik. Vi vil kombinere observationerne fra de små skalaer omkring det sorte hul med de store skalaer i rummet, så derfor er vi nødt til at anvende disse meget præcise instrumenter til at observere de små skalaer først”, forklarer Sandra Raimundo.
Drømmemålet for projektet
Sandra Raimundo beskriver sit højeste ønske for projektet som muligheden for at bestemme de fysiske processer i gastransporten så præcist, at det bliver muligt at skabe en universel model, der kan anvendes på alle galakser. Nøjagtig hvilke processer øger eller stopper gastilførslen til det sorte hul? Dette ville besvare spørgsmålet om, hvorfor nogle sorte huller udsender energi til deres omgivelser, og hvorfor nogle ikke gør. Et andet vigtigt spørgsmål at få besvaret er, hvorfor gas eller stjerner, der er på vej ind i en galakse, nogle gange roterer i den modsatte retning af galaksens rotation, og hvordan denne dynamiske egenskab har indflydelse på gastransporten ind til det sorte hul. At få besvaret disse spørgsmål vil være af stor vigtighed for et bredt felt af yderligere forskning.
Sandra Raimundo skal arbejde sammen med Matthew Malkan ved UCLA i projektets udgående periode og Marianne Vestergaard ved Niels Bohr Institutet ved sin tilbagevenden. Projektet er treårigt, med to år i USA og 1 år på Niels Bohr Institutet. Det er planlagt til at starte i løbet af efteråret 2020.