Stedet for å finne frittflytende sorte hull der det er mange stjerner bak og gravitasjonsfeltet vil forårsake forvrengning og tilsynelatende bevegelser, som vist i disse fire Hubble-bildene. Bildekreditt: NASA, ESA, Kailash Sahu(STScI), med bildebehandling av STScIs Joseph DePasquale
Astronomer har funnet mange sorte hull, både i hjertet av andre galakser og i våre egne – de har til og med fotografert to av dem. Men i alle tilfeller ble dette oppnådd fordi mens selve hullet var svart, påvirket det objekter i nærheten, enten utstrålende røntgenstråler mens det konsumerte materiale eller en partnerstjerne i bane. En ny mistenkt, derimot, spiser ikke og har ingen ledsagerstjerne å danse med.
Når gravitasjonskraften forvrenger rom-tid, får det lys til å bøye seg rundt det, og fungerer som en linse. Denne egenskapen har blitt brukt for å forbedre vår kapasitet til å se fjerne galakser og å oppdage tilstedeværelsen av planeter som de forårsaker midlertidig lysere i fjernere stjerner når de passerer foran.
Men da to teleskoper som skannede Melkeveien på jakt etter denne typen lysere hendelser (kjent som mikrolinsing) fant opp et eksempel kjent som OB110462 i 2011, var effekten altfor stor til å være forårsaket av en planet. Det er én ting konkurrerende artikler publisert i The Astrophysical Journal avtalt.
PhD-student fra University of California, Berkeley Casey Lam og hennes veileder Dr. Jessica Lu beregne massen til objektet til å være mellom 1,6 og 4,4 ganger solens masse i et forhåndstrykk tilgjengelig på ArXiv.org. Et team ledet av Dr Kailash Sahu fra Space Telescope Science Institute brukte de samme dataene for å nå et estimat på 7,1 solmasser i det andre papiret.
Ingen av dem kan være en planet, og massen er for konsentrert til å være en gassky. En vanlig stjerne med så mye materiale ville lett være lys nok til å se, og etterlate to alternativer – en nøytronstjerne eller et svart hull.
Skillelinjen mellom disse to endelige skjebnene for store stjerner antas å være 2,2 solmasser. Mer enn det, og du har et sort hull, noe mindre og nøytrontrykk forhindrer fullstendig kollaps, og etterlater en nøytronstjerne. Følgelig tillater Lams estimatområde både som muligheter, men gjør et svart hull mer sannsynlig, mens (som vi tidligere rapportert) Salus figur krever utvetydig et sort hull.
Uansett vil oppdagelsen representere det første eksemplet på en tett stjernelevning uten en følgestjerne. “Med mikrolinsing er vi i stand til å sondere disse ensomme, kompakte objektene og veie dem. Jeg tror vi har åpnet et nytt vindu til disse mørke objektene, som ikke kan sees på noen annen måte.” Lu sa i en uttalelse.
Lams søk fant fire andre mikrolinsehendelser som involverte masser for små til å være sorte hull, med to av dem i et område som kan være nøytronstjerner, selv om tunge hvite dverger også er mulige.
Astronomer er opptatt av å få nok prøver av solostjernerester til å anslå deres galaktiske populasjon. Dette vil gjøre det mulig å teste teorier om andelen stjerner som møter denne skjebnen. Det vil også åpne døren for å utforske ideen om at noen svarte hull med masser som disse er ikke fra stjernekollaps, men igjen fra Big Bang.
Mikrolinseundersøkelser av deler av himmelen med høy tetthet av stjerner viser rundt 2000 mikrolinsehendelser hvert år. De fleste involverer imidlertid en stjerne som passerer foran en annen. Å studere alle disse i håp om å identifisere de som er forårsaket av sorte hull ville være en enorm oppgave, så Lam fokuserte på de som varte lengst, etter å ha konkludert med at disse er mer sannsynlig å involvere sorte hull. OB110462 varte i to år – eksepsjonell i et felt der de fleste arrangementene varer i dager eller uker.
OB110462 ble observert av både Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) og Microlensing Observations on Astrophysics (MOA). Dessuten ga Hubble-romteleskopet oppfølgingsdata som avslørte at stjernen linset av OB110462 fortsatt ser ut fra sin sanne posisjon ti år senere takket være vedvarende gravitasjonsforvrengning. Selv om feillinjene for Hubble-dataene er brede, gir de fortsatt nok veiledning til å anslå OB110462s avstand og masse.
Svarte hull får stjernene bak dem til å lysne kort ved å fokusere lyset. Selv når de ikke forårsaker lysere, kan de forvrenge den fjernere stjernens tilsynelatende posisjon. Dette har blitt brukt til å identifisere avstanden til det første identifiserte frittflytende sorte hullet. Bildekreditt: NASA, ESA, STScI, Joseph Olmsted
En ennå ikke publisert tredje papiret bruker konklusjonene fra de to første for å argumentere for at mens OB110462 er frittflytende i dag, var den en gang en del av et binært par stjerner.