Et hold af internationale eksperter, der er kendt for at afsløre adskillige opdagelser af sorte hul, har fundet et sort hul med stjernemasse i den store magellanske sky, en nabogalakse til vores egen. "For første gang samledes vores team for at rapportere om en opdagelse af et sort hul i stedet for at afvise et," siger studieleder Tomer Shenar. Desuden fandt de ud af, at stjernen, der gav anledning til sort hul forsvandt uden tegn på en kraftig eksplosion. Opdagelsen blev gjort takket være seks års observationer opnået med European Southern Observatory's (ESO's) Very Large Telescope (VLT).
"Vi har identificeret en 'nål i en høstak'," siger Shenar, der startede studiet på KU Leuven i Belgien og nu er Marie-Curie Fellow ved Amsterdam Universitet, Holland. Selvom andre lignende sorte hul-kandidater er blevet foreslået, hævder holdet, at dette er det første 'sovende' sorte hul med stjernemasse, der utvetydigt er blevet opdaget uden for vores galakse.
Sorte huller i stjernemasse dannes, når massive stjerner når slutningen af deres liv og kollapser under deres egne tyngdekraften. I et binært system, et system af to stjerner, der kredser om hinanden, efterlader denne proces et sort hul i kredsløb med en lysende ledsagerstjerne. Det sorte hul er 'sovende', hvis det ikke udsender høje niveauer af røntgenstråling, og det er sådan sådanne sorte huller typisk opdages.
"Det er utroligt, at vi næsten ikke kender til nogen sovende sorte huller, i betragtning af hvor almindelige astronomer tror, de er," forklarer medforfatter Pablo Marchant fra KU Leuven. Det nyfundne sorte hul er mindst ni gange vores Sols masse og kredser om en varm, blå stjerne, der vejer 25 gange Solens masse.
Sovende sorte huller er særligt svære at få øje på, da de ikke interagerer meget med deres omgivelser. ”I mere end to år nu har vi ledt efter sådanne sort-hul-binære systemer, " siger medforfatter Julia Bodensteiner, forsker ved ESO i Tyskland. "Jeg var meget begejstret, da jeg hørte om VFTS 243, som efter min mening er den mest overbevisende kandidat, der er rapporteret til dato."
For at finde VFTS 243 søgte samarbejdet efter næsten 1000 massive stjerner i Tarantula Nebula-regionen i Stor Magellansk Sky, på udkig efter dem, der kunne have sorte huller som ledsagere. At identificere disse ledsagere som sorte huller er ekstremt vanskeligt, da der findes så mange alternative muligheder.
Kredit: ESO
"Som en forsker, der har afsløret potentielle sorte huller i de seneste år, var jeg ekstremt skeptisk over for denne opdagelse," siger Shenar. Skepsisen blev delt af medforfatter Kareem El-Badry fra Center for Astrofysik | Harvard & Smithsonian i USA, som Shenar kalder "black hole destroyer". ”Da Tomer bad mig om at dobbelttjekke hans resultater, var jeg i tvivl. Men jeg kunne ikke finde en plausibel forklaring på de data, der ikke involverede et sort hul." forklarer El-Badry.
Opdagelsen giver også holdet et unikt indblik i de processer, der ledsager dannelse af sorte huller. Astronomer mener, at et sort hul med stjernemasse dannes som kernen i et massiv døende stjerne kollapser, men det er fortsat usikkert, om dette er ledsaget af en kraftig supernovaeksplosion.
"Stjernen, der dannede det sorte hul i VFTS 243, ser ud til at være kollapset fuldstændigt uden tegn på en tidligere eksplosion." forklarer Shenar. "Beviser for dette 'direkte kollaps'-scenarie er dukket op for nylig, men vores undersøgelse giver uden tvivl en af de mest direkte indikationer. Dette har enorme konsekvenser for oprindelsen af sorte huls fusioner i kosmos."
Det sorte hul i VFTS 243 blev fundet ved hjælp af seks års observationer af Tarantula-tågen af Fibre Large Array Multi Element Spectrograph-instrumentet (FLAMES) på ESO's VLT.
På trods af kaldenavnet 'sort hul politi' opfordrer holdet aktivt til granskning og håber, at deres arbejde, offentliggjort i dag i Nature Astronomy, vil muliggøre opdagelsen af andre stjernemasser sorte huller, der kredser om massive stjerner, hvoraf tusinder forudsiges at eksistere i Mælkevejen og i de magellanske skyer.
"Selvfølgelig forventer jeg, at andre i feltet undersøger vores analyse omhyggeligt og forsøger at lave alternative modeller," slutter El-Badry. "Det er et meget spændende projekt at være med i."
Journal Reference
- Tomer Shenar, Hugues Sana, Laurent Mahy, Kareem El-Badry, Pablo Marchant, Norbert Langer, Calum Hawcroft, Matthias Fabry, Koushik Sen, Leonardo A. Almeida, Michael Abdul-Masih11, Julia Bodensteiner, Paul Crowther, Mark Gieles, Mariusz Gromadzki , Vincent Henault-Brunet, Artemio Herrero, Alex de Koter, Patryk Iwanek, Szymon Kozłowski, Danny J. Lennon, Jesús Maíz Apellániz, Przemysław Mroz, Anthony FJ Moffat, Annachiara Picco, Paweł Pietrukowicz, Radosław Fabian Rybzyzt Schneider, Krickis, , Dorota M. Skowron, Jan Skowron, Igor Soszynski, Michał K. Szymanski, Silvia Toonen, Andrzej Udalski, Krzysztof Ulaczyk, Jorick S. Vink, Marcin Wrona. Et røntgen-stille sort hul født med et ubetydeligt spark i en massiv binær af den store magellanske sky Forskningsartikel
