'Sort hull politi' oppdaget et sovende svart hull utenfor galaksen vår

Et team av internasjonale eksperter kjent for å avkrefte flere oppdagelser av sorte hull, har funnet et sort hull med stjernemasse i den store magellanske skyen, en nabogalakse til vår egen. "For første gang kom teamet vårt sammen for å rapportere om en oppdagelse av et sort hull, i stedet for å avvise en," sier studieleder Tomer Shenar. Dessuten fant de ut at stjernen som ga opphav til svart hull forsvant uten tegn til en kraftig eksplosjon. Funnet ble gjort takket være seks år med observasjoner gjort med European Southern Observatory (ESOs) Very Large Telescope (VLT).

"Vi identifiserte en 'nål i en høystakk'," sier Shenar som startet studiet ved KU Leuven i Belgia og nå er Marie-Curie-stipendiat ved Amsterdam University, Nederland. Selv om andre lignende sorte hull-kandidater har blitt foreslått, hevder teamet at dette er det første "sovende" sorte hullet med stjernemasse som entydig ble oppdaget utenfor galaksen vår.

Sorte hull av stjernemasse dannes når massive stjerner når slutten av livet og kollapser under sine egne gravitasjon. I et binært system, et system av to stjerner som roterer rundt hverandre, etterlater denne prosessen et svart hull i bane med en lysende følgestjerne. Det sorte hullet er "sovende" hvis det ikke sender ut høye nivåer av røntgenstråling, og det er slik slike sorte hull vanligvis oppdages.

"Det er utrolig at vi knapt vet om noen sovende sorte hull, gitt hvor vanlige astronomer tror de er," forklarer medforfatter Pablo Marchant ved KU Leuven. Det nylig funnet sorte hullet er minst ni ganger massen av solen vår, og går i bane rundt en varm, blå stjerne som veier 25 ganger solens masse.

Sovende sorte hull er spesielt vanskelig å få øye på siden de ikke samhandler mye med omgivelsene. «I mer enn to år nå har vi lett etter slike svart-hull-binære systemer, " sier medforfatter Julia Bodensteiner, stipendiat ved ESO i Tyskland. "Jeg var veldig spent da jeg hørte om VFTS 243, som etter min mening er den mest overbevisende kandidaten som er rapportert til dags dato."

For å finne VFTS 243, søkte samarbeidet nesten 1000 massive stjerner i Tarantula Nebula-regionen i Stor magellansk sky, på jakt etter de som kan ha sorte hull som følgesvenner. Å identifisere disse følgesvennene som sorte hull er ekstremt vanskelig, siden det finnes så mange alternative muligheter.

"Som en forsker som har avkreftet potensielle sorte hull de siste årene, var jeg ekstremt skeptisk til denne oppdagelsen," sier Shenar. Skepsisen ble delt av medforfatter Kareem El-Badry fra Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian i USA, som Shenar kaller «black hole destroyer». «Da Tomer ba meg om å dobbeltsjekke funnene hans, var jeg i tvil. Men jeg kunne ikke finne en plausibel forklaring på dataene som ikke involverte et sort hull,» forklarer El-Badry.

Oppdagelsen gir også teamet et unikt innblikk i prosessene som følger med dannelse av sorte hull. Astronomer tror at et sort hull med stjernemasse dannes som kjernen i et massiv døende stjerne kollapser, men det er fortsatt usikkert om dette er ledsaget av en kraftig supernovaeksplosjon.

"Stjernen som dannet det sorte hullet i VFTS 243 ser ut til å ha kollapset fullstendig, uten tegn til en tidligere eksplosjon." forklarer Shenar. "Bevis for dette "direkte kollaps"-scenariet har dukket opp nylig, men vår studie gir uten tvil en av de mest direkte indikasjonene. Dette har enorme implikasjoner for opprinnelsen til svarte hulls fusjoner i kosmos."

Det sorte hullet i VFTS 243 ble funnet ved bruk av seks års observasjoner av Tarantula-tåken av Fibre Large Array Multi Element Spectrograph (FLAMES)-instrumentet på ESOs VLT.

Til tross for kallenavnet "svart hull politi", oppmuntrer teamet aktivt til gransking, og håper at arbeidet deres, publisert i dag i Nature Astronomy, vil gjøre det mulig å oppdage andre stjernemasser sorte hull i bane rundt massive stjerner, tusenvis av disse er spådd å eksistere i Melkeveien og i de magellanske skyene.

"Selvfølgelig forventer jeg at andre i feltet ser nøye gjennom analysen vår og prøver å lage alternative modeller," avslutter El-Badry. – Det er et veldig spennende prosjekt å være med på.

Journal Reference

1. 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 F. J. Moffat, Annachiara Picco, Paweł Pietrukowicz, Radosłizt Fabian, R.Bickzyt Schneider, Kr. , Dorota M. Skowron, Jan Skowron, Igor Soszynski, Michał K. Szymanski, Silvia Toonen, Andrzej Udalski, Krzysztof Ulaczyk, Jorick S. Vink, Marcin Wrona. Et stille røntgenhull født med et ubetydelig spark i en massiv binær av den store magellanske skyen Forskningsoppgave