sort hul

Et sort hul er et himmellegeme, hvis gravitationsfelt er så stærkt, at intet signal kan undslippe det.

Spekulationer om eksistensen af sorte huller går tilbage til 1700-tallet, men blev genoplivet med Schwarzschilds løsning i 1915/1916 af Einsteins relativistiske ligninger for gravitationsfeltet omkring en sfærisk masse (se relativitetsteori). I 1930'erne blev det erkendt, at et sort hul kunne dannes, ved at en tung gaskugle kollapsede, indtil gravitationsfeltet forhindrede selv lys i at slippe fri. Der manglede imidlertid observationer, som kunne antyde eksistensen af sorte huller, hvilket betød, at de nærmest blev ignoreret indtil opdagelsen af kvasarer og kompakte røntgenkilder i 1960'erne. Betegnelsen "sort hul" blev således først indført i 1968 (af J.A. Wheeler).

For ethvert objekt med masse findes der en bestemt mindste afstand, Schwarzschild-radius eller Schwarzschild-horisonten, inden for hvilken gravitationen er så stor, at end ikke lyset kan undslippe derfra. For et sort hul med masse M er Schwarzschild-radius R_S = 2GM/c², hvor G er gravitationskonstanten, og c er lysets hastighed. Solen ville blive til et sort hul, hvis den kunne presses sammen til en kugle med en radius mindre end 3 kilometer. Stjerner, der er tungere end ca. 20 gange Solens masse, menes at kollapse til sorte huller, når deres kernebrændsel er opbrugt.

Selvom et sort hul ikke udsender stråling bortset fra en langsom kvantemekanisk "fordampning" af partikler, Hawkingstråling, kan nogle sorte huller observeres indirekte. Det er fx tilfældet, når et sort hul er det ene legeme i et dobbeltstjernesystem, hvor materiale fra ledsagerstjernen overføres til det sorte hul under udsendelse af store mængder energi i form af bl.a. røntgen- og gammastråling. En halv snes objekter af denne type er med rimelig sikkerhed identificeret som sorte huller.

Sorte huller med masser op til flere milliarder gange Solens masse findes i de centrale dele af galakser, hvor tætheden af gas og stjerner er meget stor. Sådanne sorte huller er indirekte påvist i en række galakser gennem den måde, deres kraftige gravitationsfelt påvirker bevægelsen af gas og stjerner i deres nærhed. De observeres også som kvasarer og andre aktive galaksekerner, når gas og stjerner opsluges under udsendelse af elektromagnetisk stråling.

Små sorte huller kan være dannet under de voldsomme forhold i de første brøkdele af et sekund efter big bang. Der er dog ingen observationer, der kan bekræfte dette. Mikroskopiske sorte huller spiller en rolle i kvantegravitationsteorier.