„Policja zajmująca się czarną dziurą” odkryła uśpioną czarną dziurę poza naszą galaktyką

Zespół międzynarodowych ekspertów, znany z obalenia kilku odkryć czarnych dziur, znalazł czarną dziurę o masie gwiazdowej w Wielkim Obłoku Magellana, sąsiedniej galaktyce. „Po raz pierwszy nasz zespół zebrał się, aby zgłosić odkrycie czarnej dziury, zamiast odrzucać jedno” mówi kierownik badania Tomer Shenar. Co więcej, odkryli, że gwiazda, która dała początek czarna dziura zniknęła bez śladu potężnej eksplozji. Odkrycia dokonano dzięki sześcioletnim obserwacjom prowadzonym za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO).

„Zidentyfikowaliśmy »igłę w stogu siana«” mówi Shenar, który rozpoczął studia na KU Leuven w Belgii, a obecnie jest stypendystą Marie-Curie na Uniwersytecie Amsterdamskim w Holandii. Chociaż zaproponowano innych podobnych kandydatów na czarne dziury, zespół twierdzi, że jest to pierwsza „uśpiona” czarna dziura o masie gwiazdowej, która została jednoznacznie wykryta poza naszą galaktyką.

Czarne dziury o masie gwiazdowej powstają, gdy masywne gwiazdy dobiegają końca swojego życia i zapadają się pod własnymi powaga. W układzie podwójnym, składającym się z dwóch obracających się wokół siebie gwiazd, proces ten pozostawia na orbicie czarną dziurę ze świecącą gwiazdą towarzyszącą. Czarna dziura jest „uśpiona”, jeśli nie emituje wysokiego poziomu promieniowania rentgenowskiego, w taki sposób zwykle wykrywane są takie czarne dziury.

„To niewiarygodne, że prawie nie wiemy o żadnych uśpionych czarnych dziurach, biorąc pod uwagę to, jak powszechni astronomowie uważają je za”. wyjaśnia współautor Pablo Marchant z KU Leuven. Nowo odkryta czarna dziura ma masę co najmniej 25 razy większą od masy Słońca i krąży wokół gorącej, niebieskiej gwiazdy o masie XNUMX mas Słońca.

Uśpione czarne dziury są szczególnie trudne do zauważenia, ponieważ nie wchodzą w interakcje z otoczeniem. „Od ponad dwóch lat szukamy takich systemy binarne z czarnymi dziurami" mówi współautorka Julia Bodensteiner, pracownik naukowy w ESO w Niemczech. „Byłem bardzo podekscytowany, gdy usłyszałem o VFTS 243, który moim zdaniem jest najbardziej przekonującym kandydatem zgłoszonym do tej pory”.

Aby znaleźć VFTS 243, współpracownicy przeszukali prawie 1000 masywnych gwiazd w regionie Mgławicy Tarantula Duży Obłok Magellana, szukając tych, które mogłyby mieć czarne dziury jako towarzyszy. Zidentyfikowanie tych towarzyszy jako czarnych dziur jest niezwykle trudne, ponieważ istnieje wiele alternatywnych możliwości.

„Jako badacz, który w ostatnich latach obalił potencjalne czarne dziury, byłem bardzo sceptyczny wobec tego odkrycia” mówi Shenar. Sceptycyzm podzielił współautor Kareem El-Badry z Centrum Astrofizyki | Harvard & Smithsonian w USA, którego Shenar nazywa „niszczycielem czarnych dziur”. „Kiedy Tomer poprosił mnie o ponowne sprawdzenie jego wyników, miałem wątpliwości. Ale nie mogłem znaleźć wiarygodnego wyjaśnienia danych, które nie dotyczą czarnej dziury.” wyjaśnia El-Badry.

Odkrycie pozwala również zespołowi na unikalny wgląd w procesy towarzyszące powstawanie czarnych dziur. Astronomowie uważają, że czarna dziura o masie gwiazdowej tworzy rdzeń a masywna umierająca gwiazda zapada się, ale pozostaje niepewne, czy towarzyszy temu potężna eksplozja supernowej.

„Gwiazda, która utworzyła czarną dziurę w VFTS 243, wydaje się całkowicie zapaść, bez śladów poprzedniej eksplozji” wyjaśnia Shenar. „Dowody na ten scenariusz „bezpośredniego upadku” pojawiły się ostatnio, ale nasze badanie prawdopodobnie dostarcza jednej z najbardziej bezpośrednich wskazań. Ma to ogromne implikacje dla pochodzenia fuzje czarnych dziur w kosmosie”.

Czarna dziura w VFTS 243 została odkryta podczas sześcioletnich obserwacji Mgławicy Tarantula przez instrument Fiber Large Array Multi Element Spectrograph (FLAMES) na należącym do ESO VLT.

Pomimo pseudonimu „policja czarnych dziur”, zespół aktywnie zachęca do kontroli i ma nadzieję, że ich praca, opublikowana dzisiaj w Nature Astronomy, umożliwi odkrycie innych mas gwiazdowych. czarne dziury krążące wokół masywnych gwiazd, z których tysiące mają istnieć w Drodze Mlecznej i Obłokach Magellana.

„Oczywiście oczekuję, że inni w terenie będą uważnie studiować naszą analizę i próbować wymyślać alternatywne modele” podsumowuje El-Badry. „To bardzo ekscytujący projekt, w który można się zaangażować”.

Referencje czasopisma

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 FJ Moffat, Annachiara Picco, Paweł Pietrukowicz, Radosław Poleski, Krzysztof Rybicki, Fabian RN Schneider , Dorota M. Skowron, Jan Skowron, Igor Soszyński, Michał K. Szymański, Silvia Toonen, Andrzej Udalski, Krzysztof Ulaczyk, Jorick S. Vink, Marcin Wrona. Cicha czarna dziura w promieniowaniu rentgenowskim, zrodzona ze znikomym uderzeniem w masywnym układzie podwójnym Wielkiego Obłoku Magellana Papier Badania