Zespół międzynarodowych ekspertów, znany z obalenia kilku odkryć czarnych dziur, znalazł czarną dziurę o masie gwiazdowej w Wielkim Obłoku Magellana, galaktyce sąsiadującej z naszą. „Po raz pierwszy nasz zespół zebrał się, aby zgłosić odkrycie czarnej dziury, zamiast odrzucać jedno” – mówi kierownik badań Tomer Shenar. Co więcej, odkryli, że gwiazda, która dała początek czarnej dziurze, 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 badanie w KU Leuven w Belgii. [1] a obecnie jest stypendystą Marie-Curie na Uniwersytecie w Amsterdamie w Holandii. Podczas gdy inni kandydaci przypominający czarną dziurę[ have been] – https://www.eso.org/public/news/eso2116/ zaproponował 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 wpływem własnej grawitacji. W układzie podwójnym, składającym się z dwóch krążących wokół siebie gwiazd, proces ten pozostawia za sobą krążącą wokół siebie czarną dziurę ze świecącą gwiazdą towarzyszącą. Czarna dziura „śpi”, jeśli nie emituje wysokiego poziomu promieniowania rentgenowskiego, w taki sposób zwykle wykrywa się te czarne dziury. „To zdumiewające, że prawie nie wiemy o uśpionych czarnych dziurach, biorąc pod uwagę to, jak wierzą w nie astronomowie” – wyjaśnia współautor Pablo Marchant z KU Leuven. Nowo odkryta czarna dziura ma masę co najmniej 9 razy większą od masy naszego Słońca i krąży wokół gorącej niebieskiej gwiazdy o masie 25 razy większej od masy Słońca.
Uśpione czarne dziury są szczególnie trudne do wykrycia, ponieważ nie wchodzą w interakcje ze swoim środowiskiem. „Szukaliśmy tych podwójnych systemów czarnych dziur od ponad dwóch lat” – mówi współautorka Julia Bodensteiner, badaczka z ESO w Niemczech. „Byłem bardzo podekscytowany, gdy usłyszałem o VFTS 243, który moim zdaniem jest najbardziej przekonującym kandydatem do tej pory”. [2]
Aby znaleźć VFTS 243, współpracownicy przeszukali około 1000 masywnych gwiazd w regionie Mgławicy Tarantula Wielkiego Obłoku Magellana, szukając tych, które mogłyby mieć czarne dziury jako towarzyszy. Zidentyfikowanie tych towarzyszy jako czarnych dziur jest niezwykle trudne, ponieważ istnieje tak wiele alternatywnych możliwości.
„Jako badacz, który… [debunked] – https://www.eso.org/public/news/eso2204/ potencjalnych czarnych dziur w ostatnich latach, 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 zweryfikowanie jego ustaleń, miałem wątpliwości. Ale nie mogłem znaleźć wiarygodnego wyjaśnienia danych, które nie dotyczą czarnej dziury”, wyjaśnia El-Badry.
Odkrycie daje również zespołowi wyjątkowe spojrzenie na procesy towarzyszące powstawaniu czarnych dziur. Astronomowie uważają, że czarna dziura o masie gwiazdowej powstaje, gdy jądro umierającej masywnej gwiazdy zapada się, ale pozostaje niejasne, czy towarzyszy temu potężna eksplozja supernowej.
„Gwiazda, która utworzyła czarną dziurę w VFTS 243, wydaje się całkowicie zapaść, bez śladów wcześniejszej eksplozji”, wyjaśnia Shenar. „Dowody na ten scenariusz „bezpośredniego zawalenia się” pojawiły się niedawno, ale nasze badanie prawdopodobnie dostarcza jednej z najbardziej bezpośrednich wskazań. Ma to ogromne implikacje dla pochodzenia czarnych dziur w kosmosie”.
Czarna dziura w VFTS 243 została odkryta podczas sześcioletnich obserwacji Mgławicy Tarantula przez spektrograf wieloelementowy Fiber Large Array ([FLAMES] – https://www.eso.org/public/teles-instr/paranal-observatory/vlt/vlt-instr/flames/ ) instrument w ESO[ VLT] – https://www.eso.org/public/teles-instr/paranal-observatory/vlt/ [3].
Pomimo pseudonimu „policja czarnych dziur”, zespół aktywnie zachęca do badań i ma nadzieję, że ich praca, opublikowana dzisiaj w Nature Astronomy, umożliwi odkrycie innych czarnych dziur o masach gwiazdowych krążących wokół masywnych gwiazd, których tysiące ma istnieć. Drodze Mlecznej i Obłokach Magellana.
„Oczywiście mam nadzieję, że inni w tej dziedzinie dokładnie przejrzą naszą analizę i spróbują stworzyć alternatywne modele”, podsumowuje El-Badry. „To bardzo ekscytujący projekt, w który można się zaangażować”.
Klas
[1] Prace prowadzono w zespole pod kierownictwem Huguesa Sany w Instytucie Astronomii KU Leuven. [2] Oddzielne badanie prowadzone przez Laurenta Mahy, obejmujące wielu tych samych członków zespołu i zaakceptowane do publikacji w Astronomy & Astrophysics, donosi o kolejnym obiecującym kandydacie na czarną dziurę o masie gwiazdowej w układzie HD 130298 w naszej Drodze Mlecznej. [3] Obserwacje wykorzystane w badaniu obejmują około sześciu lat: składają się na nie dane z[ VLT FLAMES Tarantula Survey] – https://www.eso.org/sci/publications/messenger/archive/no.145-sep11/messenger-no145-33-38.pdf (kierowany przez Chrisa Evansa, United Kingdom Astronomy Technology Centre, STFC, Royal Observatory , Edynburg; obecnie w Europejskiej Agencji Kosmicznej) z lat 2008 i 2009 oraz dodatkowe dane z[ Tarantula Massive Binary Monitoring] – https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2017/02/aa29844-16/aa29844-16.html program (prowadzony przez Hugues Sana, KU Leuven), uzyskany w latach 2012-2014.Więcej informacji
Badania te zostały opisane w artykule zatytułowanym „Cicha czarna dziura w promieniowaniu rentgenowskim zrodzona z nieznacznym wyrzutem w masywnym układzie podwójnym z Wielkiego Obłoku Magellana”, który ma się pojawić w Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-022-01730-y).
Badania, które doprowadziły do tych wyników, otrzymały finansowanie od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN) w ramach unijnego programu badań i innowacji „Horyzont 2020” (umowa koncesyjna nr 772225: MULTIPLE) (PI: Sana).
Zespół składa się z T. Shenar (Instytut Astronomii, KU Leuven, Belgia) [KU Leuven]; Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Amsterdam, Holandia [API]), H. Sana (KU Leuven), L. Mahy (Królewskie Obserwatorium Belgii, Bruksela, Belgia), K. El-Badry (Centrum Astrofizyki | Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA [CfA]; Harvard Society of Fellows, Cambridge, USA; Instytut Astronomii im. Maxa Plancka, Heidelberg, Niemcy [MPIA]), P. Marchant (KU Leuven), N. Langer (Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn, Niemcy, Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Niemcy [MPIfR]), C. Hawcroft (KU Leuven), M. Fabry (KU Leuven), K. Sen (Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn, Niemcy, MPIfR), LA Almeida (Federalny Uniwersytet Rio Grande do Norte, Natal, Brazylia ; State University of Rio Grande do Norte, Mossoró, Brazylia), M. Abdul-Masih (ESO, Santiago, Chile), J. Bodensteiner (ESO, Garching, Niemcy), P. Crowther (Wydział Fizyki i Astronomii, Sheffield , Wielka Brytania), M. Gieles (ICREA, Barcelona, Hiszpania; Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Barcelona, Hiszpania), M. Gromadzki (Obserwatorium Astronomiczne UW, Polska [Warsaw]), V. Henault-Brunet (Wydział Astronomii i Fizyki, Saint Mary’s University, Halifax, Kanada), A. Herrero (Instituto de Astrofísica de Canarias, Teneryfa, Hiszpania [IAC]; Katedra Astrofizyki, Universidad de La Laguna, Teneryfa, Hiszpania [IAC-ULL]), A. de Koter (KU Leuven, API), P. Iwanek (Warszawa), S. Kozłowski (Warszawa), DJ Lennon (IAC, IAC-ULL), J. Maíz Apellániz (Centro de Astrobiologia, CSIC-INTA, Madryt, Hiszpania), P. Mróz (Warszawa), AFJ Moffat (Zakład Fizyki i Instytutu Badań Egzoplanet, Université de Montréal, Kanada), A. Picco (KU Leuven), P. Pietrukowicz (Warszawa), R. Poleski (Warszawa) ), K. Rybicki (Warszawa i Zakład Fizyki Cząstek i Astrofizyki, Weizmanna Institute of Science, Izrael), FRN Schneider (Heidelberg Institute for Theoretical Studies, Heidelberg, Niemcy [HITS]; Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Heidelberg, Niemcy), DM Skowron (Warszawa), J. Skowron (Warszawa), I. Soszyński (Warszawa), MK Szymański (Warszawa), S. Toonen (API), A. Udalski (Warszawa), K. Ulaczyk (Wydział Fizyki, University of Warwick, Wielka Brytania), JS Vink (Planetarium i Obserwatorium Armagh, Wielka Brytania) i M. Wrona (Warszawa).
Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) umożliwia naukowcom z całego świata odkrywanie tajemnic Wszechświata z korzyścią dla wszystkich. Projektujemy, budujemy i obsługujemy światowej klasy obserwatoria naziemne – które astronomowie wykorzystują do rozwiązywania interesujących pytań i szerzenia fascynacji astronomią – oraz promujemy międzynarodową współpracę w astronomii. Założona jako organizacja międzyrządowa w 1962 r., dziś ESO jest wspierana przez 16 państw członkowskich (Austria, Belgia, Czechy, Dania, Francja, Finlandia, Niemcy, Irlandia, Włochy, Holandia, Polska, Portugalia, Hiszpania, Szwecja, Szwajcaria i Stany Zjednoczone). Brytania), wraz z państwem przyjmującym Chile oraz z Australią jako partnerem strategicznym. Siedziba ESO oraz jej centrum dla zwiedzających i planetarium ESO Supernova znajdują się w pobliżu Monachium w Niemczech, podczas gdy chilijska Pustynia Atacama, cudowne miejsce z wyjątkowymi warunkami do obserwacji nieba, jest domem dla naszych teleskopów. ESO zarządza trzema punktami obserwacyjnymi: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO obsługuje Bardzo Duży Teleskop i Interferometr Bardzo Dużego Teleskopu, a także dwa teleskopy do przeglądów, pracujący w podczerwieni VISTA oraz w świetle widzialnym VLT Przegląd Teleskopu. Również w Paranal ESO będzie gospodarzem i operatorem Południowego Teleskopu Czerenkowa, największego i najczulszego obserwatorium promieniowania gamma na świecie. Wraz z międzynarodowymi partnerami ESO obsługuje APEX i ALMA w Chajnantor, dwa obiekty obserwujące niebo w zakresie milimetrowym i submilimetrowym. W Cerro Armazones, niedaleko Paranal, budujemy „największe oko świata na niebie” – Ekstremalnie Duży Teleskop ESO. Z naszych biur w Santiago w Chile wspieramy naszą działalność w tym kraju oraz współpracujemy z partnerami i chilijskim społeczeństwem.
spinki do mankietów
* [Research paper] – https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2210/eso2210a.pdf
* [Photos of the VLT] – https://www.eso.org/public/images/archive/category/paranal/
* [For journalists: subscribe to receive our releases under embargo in your language] – https://www.eso.org/public/outreach/pressmedia/#epodpress_form
* [For scientists: got a story? Pitch your research] – https://www.eso.org/sci/publications/announcements/sciann17463.html
Joanna Bator jest autorką publikującą na portalu humanmag.pl, gdzie zajmuje się tematami z zakresu aktualności, polityki, biznesu, technologii, sportu, rozrywki i stylu życia. Koncentruje się na jasnym i rzetelnym przekazywaniu informacji, śledzeniu bieżących wydarzeń oraz prezentowaniu historii i tematów istotnych dla czytelników w przystępny i zrozumiały sposób.