Aparent, acea „groapă neagră” pe care cercetătorii au descoperit-o nu este atât de monstruoasă până la urmă. Dar găsind erori și lucrând pentru a le corecta în modul în care știința înaintează.
Într-un studiu recent (un studiu revizuit de la egal la egal, publicat pe 27 noiembrie), o echipă de oameni de știință a raportat descoperirea sistemului binar LB-1, care conține o stea și, conform descoperirilor, un tovarăș cu gaura neagră de 70 de ori masa a soarelui nostru. Aceasta a fost o veste majoră, o gaură neagră de masă stelară (găurile negre formate prin prăbușirea gravitațională a unei stele) sunt de obicei mai puțin de jumătate din această masivă. Dar, în timp ce studiul, condus de Jifeng Liu, de la Observatorul Astronomic Național al Chinei (NAOC) al Academiei Chineze de Științe, a fost interesant, a fost și el greșit.
În această săptămână au apărut trei noi lucrări care au reexaminat rezultatele studiului lui Liu, iar aceste studii spun că gaura neagră a LB-1 nu este chiar atât de masivă.
Ciudate găuri negre
Găurile negre cu masă stelară sunt identificate în mod tipic prin emisiile de raze X strălucitoare care provin din gazul pe care obiectele îl acretează sau îl trag din stelele însoțitoare. Dar gaura neagră observată în LB-1 este „neinteractivă”; cu alte cuvinte, nu reduce gazul din stea, deci nu poate fi găsit prin emisii luminoase. Oamenii de știință cred că există multe exemple ale acestui tip de gaură neagră în univers, dar, deoarece aceste obiecte sunt greu de observat, există puține observații care să arate cât de multe pot fi acolo.
Așadar, pentru a stabili că sistemul are o gaură neagră, echipa lui Liu a trebuit să găsească și să studieze obiectul indirect, observând mișcarea în deplasarea Doppler a stelei sistemului și o linie de emisie de un roșu profund.
În cadrul fenomenului Doppler, obiectele care se deplasează spre Pământ apar albastre, deoarece lungimile de undă ale luminii sunt din ce în ce mai scurte, iar roșu când se îndepărtează de noi, deoarece lungimile de undă sunt din ce în ce mai lungi. Linia de emisie, cunoscută sub numele de linie de emisie H-alfa, este o linie spectrală, sau o linie întunecată într-un spectru. Liniile spectrale sunt adesea folosite pentru a identifica atomii sau moleculele și această linie specifică este creată de electronii de hidrogen. Echipa lui Liu și-a completat activitatea sub presupunerea că această linie provine de pe discul de acumulare din jurul găurii negre.
Prin măsurarea schimbărilor în schimbarea Doppler, cercetătorii ar putea determina viteza obiectelor și, prin urmare, masa acestora. "Dacă steaua și însoțitorul ar fi accelerat aceeași cantitate, asta ar însemna că ar avea aceeași masă, iar dacă unul se accelerează mult mai puțin, ar fi mult mai greu", a spus Universitatea din California, Berkeley, student la doctorat în astronomie Kareem El-Badry , a declarat un coautor în una dintre cele trei lucrări care analizează aceste rezultate. Așadar, în măsurarea mișcării de eliminare a emisiilor provenite de la (ceea ce a presupus echipa lui Liu) a fost gaura neagră, echipa lui Liu a stabilit că viteza găurii negre trebuie să însemne că este extrem de masivă pentru o gaură neagră cu masă stelară.
Acum, dacă emisia provenea, de fapt, dintr-o gaură neagră și se mișca așa cum au raportat, asta ar însemna într-adevăr că există un obiect extrem de masiv în sistem, a explicat El-Badry.
Principala problemă cu această concluzie? Se dovedește că această linie de emisie, a cărei mișcare a servit drept dovadă principală pentru obiectul ultramasiv propus, nu a fost rătăcit. De fapt, nu s-a mișcat deloc, noile lucrări abordând concluziile echipei Liu găsite.
O pretenție îndrăzneață
Este posibil să fi auzit vorbind în ultimele două săptămâni despre o „imposibilă” gaură neagră de masă solară de 70. În doza de apă rece de astăzi, susținem că datele au fost interpretate greșit și nu există dovezi ale unei BH neobișnuit de masive. 1 / https://t.co/hWLhvaFK1F pic.twitter.com/FoEPifPegcDecembrie 10, 2019
Revendicarea unei descoperiri extrem de masive a găurii negre a lovit-o pentru prima dată pe El-Badry ca fiind ciudată, deoarece acest tip de gaură neagră nu a fost niciodată observat cu o astfel de masă. "Primul meu gând când a apărut lucrarea este că este o afirmație atât de îndrăzneață că dovezile ar fi mai bune," a spus El-Badry pentru Space.com. „Ar trebui să țineți întotdeauna o minte deschisă, dar în acest caz, afirmația a fost cu siguranță extraordinară, iar dovezile au fost ceva mai cutremurătoare”.
Problema principală pe care a găsit-o El-Badry a fost că linia de emisie părea să se miște doar; nu era de fapt război.
El-Badry și Eliot Quataert, profesor de astronomie și fizică la UC Berkeley, au publicat analiza lor luni (9 decembrie) către serverul preimprimate arXiv. Lucrarea lor a fost, de asemenea, trimisă spre publicare în jurnalul lunar de avize ale Royal Astronomical Society.
O linie de absorbție lipsă
Deci, cum poate o linie de emisie doar „să pară în mișcare”? Ei bine, tocmai așa s-a întâmplat să se alăture pe o linie de absorbție, ceea ce a creat iluzia.
Pentru a înțelege iluzia, mai întâi trebuie să știți care este o linie de absorbție. Straturile atmosferice exterioare din jurul stelelor servesc ca un material absorbant pentru a absorbi lumina care vine de la stea. Deci, atunci când cercetătorii studiază spectrul luminii care vine de la stele, ei pot vedea linii de absorbție, care sunt create de atomii din atmosferă care se tranziționează între stările atomice.
Cu steaua din LB-1, a existat o linie de absorbție „ascunsă” de linia de emisie, a spus El-Badry. O astfel de situație poate crea iluzia că linia de emisie se mișcă, producând apariția deplasării Doppler, pe care El-Badry și oamenii de știință din spatele celorlalte lucrări le-au explicat și arătat în studii. Prin scăderea liniei de absorbție din măsurători ale liniei de emisii, El-Badry și Quataert, care au utilizat aceleași date pentru studiul lor ca și echipa lui Liu, a constatat că linia de emisie nu se mișca deloc.
Fără mișcarea acestei emisii, Todd Thompson, profesor la Departamentul de Astronomie al Universității de Stat din Ohio, care nu a fost implicat în niciuna dintre aceste lucrări, a explicat pentru Space.com, există două posibile interpretări. Ori cel de-al doilea obiect din sistem este mult mai masiv decât s-a observat (cum ar fi peste 70 de mase solare) sau, mult mai probabil, ar putea exista doar o gaură neagră de dimensiuni medii în LB-1, iar linia de emisie provine în altă parte, a spus Thompson.
"Există ceva acolo. Este doar că este doar o gaură neagră, în formă de masă stelară", a declarat Jackie Faherty, un om de știință principal la Muzeul American de Istorie Naturală din New York și co-gazdă a "StarTalk Radio", a declarat pentru Space .com. Faherty nu a fost implicat în niciuna din aceste lucrări.
Cu toate acestea, deoarece probabil că linia de emisie nu provine din gaura neagră, cercetătorii nu pot obține o estimare super precisă a masei găurii negre. Însă analiza echipei lui El-Badry sugerează că gaura neagră este cel mai probabil între 5 și 20 de mase solare, ceea ce, așa cum au descris în lucrarea lor, „pare cel mai plauzibil”.
Descoperire ... agitat?
Au apărut alte două lucrări care reexaminează și afirmațiile făcute de echipa lui Liu. Unu, un studiu condus de astronomul teoretic din Noua Zeelandă J.J. Eldridge, care a fost publicat la arXiv, a adoptat o abordare teoretică a analizei sistemului. Cercetătorii din acel studiu au simulat o mare bibliotecă de diferite tipuri de sisteme binare pentru a vedea dacă oamenii de știință ar putea găsi un binar care să se potrivească observațiilor raportate pentru LB-1. Au găsit câteva care ar putea, dar niciunul cu găuri negre cu masă solară de 70.
Celălalt studiu, publicat de asemenea la arXiv și condus de Michael Abdul-Masih de la Institutul de Astronomie din KU Leuven din Belgia, a adoptat o abordare similară cu cea a lui El-Badry. Cu toate acestea, în loc să folosească aceleași date ca echipa lui Liu, acești cercetători au colectat propriul spectru al sistemului binar folosind un telescop diferit. De asemenea, au făcut simulări în care au pus o linie de absorbție sub o linie de emisie pentru a vedea dacă emisia pare să se miște așa cum a făcut-o în LB-1. În aceste simulări, echipa lui Abdul-Masih a constatat că linia pare să se deplaseze înainte și înapoi, oferind dovezi suplimentare că linia de emisie din sistem pare doar că se mișcă.
Răscumpărare pentru LB-1
"Mi s-a părut un pic prea interesant ca să fie adevărat", a spus Faherty. Dar, a adăugat ea, „acesta este și modul în care progresează știința”.
Faherty a subliniat că „Este în regulă pentru ca acest lucru să se întâmple ... Este doar o corecție a unui rezultat anterior ... este bine să ai acest tip de situație”, a adăugat ea. „Știința avansează și înaintează”.
Aceste studii de urmărire au oferit dovezi că obiectul secundar din LB-1 nu este de fapt o gaură neagră ultrarare, ultramasivă. Cu toate acestea, este încă un obiect excepțional de interesant și merită studiat mai departe, a spus El-Badry.
Deoarece s-a acordat atât de multă atenție asupra studiului inițial, inclusiv cu aceste analize de urmărire, a crescut interesul pentru studiul sistemului LB-1 și sisteme ca acesta.
Prin identificarea și studierea găurilor negre neinteractante precum cea asociată cu LB-1, oamenii de știință pot afla mai multe despre aceste obiecte evazive. Se spune că sunt comune în spațiu, sunt greu de observat, deoarece nu produc emisii de raze X strălucitoare.
"Este o perioadă foarte interesantă pentru a căuta aceste găuri negre neinteractive și, cu siguranță, au găsit un sistem foarte interesant", a spus Thompson. Există o „populație care trebuie să existe acolo găuri negre în binarele stelare unde nu există interacțiune activă între cele două componente”, a adăugat el.
În plus, ar putea fi interesant dacă oamenii de știință continuă să investigheze de unde provine exact această linie de emisie de H-alfa. Lucrările care reexamină LB-1 sugerează „că este posibil ca materialul circumbinar să poată da seama de el, dar este un ușor mister… este bine să ai parte de un mister implicat într-un rezultat”, a spus Faherty.
Space.com a adresat echipa Liu pentru comentarii, iar Liu a spus că „Scriem o lucrare pentru a rezolva toate aceste îngrijorări”. El a adăugat că echipa sa se așteaptă ca acea hârtie să fie difuzată cândva săptămâna viitoare.
- Ce sunt găurile negre?
- Chestia găurilor negre: cât de bine știți cele mai ciudate creații ale naturii?
- Eureka! Oamenii de știință fotografiază o gaură neagră pentru prima dată
