Ett supermassivt svart hål är miljoner eller flera miljarder gånger större än vår egen sol, och mycket större än vanliga svarta hål som bildas när stora stjärnor kollapsar. De svarta hålen har fått sitt namn eftersom de har så ytterst stark gravitationskraft att ingenting, inte ens ljusets strålar, kan undslippa dem. Därför kan astronomerna inte se dem, inte ens med sina allra starkaste teleskop. Men de svarta hålen avslöjar sin existens ändå.

Röntgenteleskop visar till exempel hur gas faller in i det svarta hålet i häftiga virvlar. Ibland uppslukas till och med en hel stjärna med en väldig explosion. Det går också att observera hur stjärnor cirkulerar i banor runt hålet, precis som jorden och de andra planeterna kretsar runt solen i vårt solsystem.

Med hjälp av de cirkulerande stjärnornas banor kan astronomerna räkna ut hur mycket massa de svarta hålen innehåller. Resultaten avslöjar ett intressant samband: det supermassiva svarta hålets proportioner stämmer alltid med hur stor utbuktning galaxen har på mitten. Vår galax Vintergatan, som har en ganska liten utbuktning, har till exempel ett supermassivt hål som ”bara” motsvarar tre miljoner solmassor.

Genomgående verkar galaxernas utbuktning ha ungefär 700 gånger mer massa än det svarta hålet.

De flesta astronomer är i dag överens om att galaxer och supermassiva svarta hål på något sätt utvecklas tillsammans. Men vad kommer först? Vad är hönan och vad är ägget? Det är en av astrofysikens mest brännande frågor för dagen.

En grupp franska, tyska och belgiska astronomer kastade in en brandfackla i debatten för några veckor sedan. De har bland annat använt sig av ett stort teleskop i Chiles öken och studerat det enda ”nakna” svarta hål som astronomerna känner till i dag. Objektet är en kvasar som kallas HE-0450-2958 och ingen har lyckats hitta någon galax runt omkring det.

Men kvasaren sänder i väg superstarka strålar av energirika partiklar som träffar en annan närbelägen galax. Och i denna granngalax bildas nya stjärnor i rasande fart: motsvarande 350 solar om året.

Nu föreslår forskargruppen att energin och materian som kommer med strålarna från det svarta hålet bidrar till att stjärnor bildas. Det svarta hålet bygger så att säga sin egen galax. Det skulle kunna förklara varför galaxer med stora svarta hål har fler stjärnor runt centrum.

– Vår studie visar en väg som galaxer kan bildas på. Det kan vara en mycket viktig väg, i synnerhet när universum var yngre, säger Knud Jahnke.

Han är verksam vid Max Planckinstitutet för astronomi i Heidelberg och en av forskarna bakom studien. Knud Jahnke tror att galaxer och svarta hål oftast bildas var för sig, och slår sig ihop så småningom. Men det tror inte Kambiz Fathi, astronom vid Stockholms universitet.

– Vi vet helt enkelt inte vad som är hönan och vad som är ägget. Min känsla, men det är verkligen bara en känsla, är att galaxerna kom först.

Det går nämligen att något så när logiskt förklara att stjärnor bildas när gasmoln kollapsar där de är som tätast. Det går även att förklara hur de lite större stjärnorna slutar sina dagar med att falla ihop till vanliga, stellära svarta hål. Men det är väldigt svårt att förklara hur universum skulle hinna utveckla supermassiva svarta hål.

Universum är faktiskt bara 13,7 miljarder år gammalt. Och det skulle ta alldeles för lång tid om supermassiva svarta hål skulle byggas upp utifrån små svarta hål, antingen om de krockar med varandra eller om de växer genom att slurpa i sig gas och stjärnor i sitt närområde.

Det finns en möjlig lösning på problemet, förklarar Kambiz Fathi. Det skulle vara om astronomer lyckades hitta mellanstora svarta hål – med en massa motsvarande några hundra till tio tusen solar.

Sådana mellanstora svarta hål skulle kunna krocka och slås ihop med varandra i rimlig tid för att bygga upp supermassiva svarta hål under den tid som universum har funnits.
Och faktum är att ett par forskargrupper det senaste året har rapporterat om just mellanstora svarta hål.

Franska och brittiska astronomer rapporterade i juli i Nature om ett mellanstort svart hål med en massa motsvarande omkring fem hundra solar. På det stora amerikanska astronommötet som avslutades i veckan presenterades nya bilder från röntgenteleskopet ”Chandra” om ett svart hål som är ungefär tusen gånger större än solen.

Att svarta hål krockar med varandra står också klart. Röntgen­teleskopet ”Chandra” fångade dem mitt i krocken förra året. Det tog bilder av en mycket ljusstark galax som kallas NGC 6240. Den består helt uppenbart av två mind­re galaxer, med var sitt supermassiva hål i mitten, som kommer att krocka med varandra inom några hundra miljoner år.

I veckan rapporterade det amerikanska astronommötet om ännu ett fynd: Julia Comerford på Berkeleyuniversitetet i Kalifornien har hittat 33 par av svarta hål som är i full färd med att krocka med var­andra. Julia Comerford kallar dem för dansande svarta hål eftersom gravitationens lagar får dem att cirkla runt varandra på ett mycket speciellt sätt.

Om cirka tre miljarder år kommer det supermassiva svarta hålet i vår egen galax Vintergatan att dansa på motsvarande sätt med det supermassiva svarta hålet i vår granngalax Andromeda. Då kommer vi att få både ett större svart hål och en galax som blir tjockare om magen med många fler stjärnor runt centrum.