I 1916 teoretiserte Karl Schwarzchild eksistensen av svarte hull som en oppløsning på Einsteins feltligninger for hans Generell relativitetsteori.
Ved midten av 1900-tallet begynte astronomer å oppdage sorte hull for første gang ved å bruke indirekte metoder, som besto av å observere deres effekter på omkringliggende objekter og rom.
Siden 1980-tallet har forskere studert supermassive sorte hull (SMBH), som ligger i sentrum av de fleste massive galakser i universet. Og innen april 2019 Event Horizon Telescope (EHT) samarbeid løslatt det første bildet som noen gang er tatt av en SMBH.
Disse observasjonene er en mulighet til å teste fysikkens lover under de mest ekstreme forhold og gi innsikt i kreftene som formet universet.
I følge a nylig studie, baserte et internasjonalt forskerteam på data fra ESA Gaia-observatoriet å observere en sollignende stjerne med merkelige baneegenskaper. På grunn av banens natur, konkluderte teamet med at det måtte være en del av en svart hull binært system.
Dette gjør det til det nærmeste sorte hullet til vårt solsystem og antyder eksistensen av en betydelig populasjon av sovende sorte hull i vår galakse.
Forskningen ble ledet av Kareem El-Badry, en Harvard Society Fellow-astrofysiker med Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) og Max Planck Institute for Astronomy (MPIA).
Han fikk selskap av forskere fra CfA, MPIA, Caltech, UC Berkeley, Flatiron Institute’s Senter for beregningsastrofysikk (CCA), den Weizmann Institute of Scienceden Paris observatoriumHva s Kavli institutt for astrofysikk og romforskningog flere universiteter.
De papir som beskriver funnene deres vil bli publisert i Månedlige meldinger fra Royal Astronomical Society.
Som El-Badry forklarte til Universe Today via e-post, var disse observasjonene en del av en bredere kampanje for å identifisere sovende svarte hulls følgesvenner til normale stjerner i Melkeveien.
“Jeg har lett etter sovende sorte hull de siste fire årene ved å bruke et bredt spekter av datasett og metoder,” sa han.
“Mine tidligere forsøk viste et mangfoldig menasjeri av binærfiler som maskerer seg som svarte hull, men dette var første gang søket har båret frukter.”
Av hensyn til denne studien, stolte El-Badry og hans kolleger på data innhentet av European Space Agency (ESA) Gaia Observatory. Dette oppdraget har brukt nesten et tiår på å måle posisjoner, avstander og egenbevegelser til nesten 1 milliard astronomiske objekter, som stjerner, planeter, kometer, asteroider og galakser.
Ved å spore bevegelsen til objekter mens de går i bane rundt Melkeveiens sentrum (en teknikk kjent som astrometri), har Gaia-oppdraget som mål å konstruere den mest nøyaktige 3D-romkatalogen som noen gang er laget.
For deres formål undersøkte El-Badry og hans kolleger alle 168 065 stjerner i Gaia Data Release 3 (GDR3) som så ut til å ha tokroppsbaner.
Analysen deres fant en spesielt lovende kandidat, en G-type (gul stjerne) kalt Gaia DR3 4373465352415301632 – for deres formål utpekte teamet den til Gaia BH1. Basert på den observerte orbitale løsningen, bestemte El-Badry og hans kolleger at denne stjernen må ha en binær følgesvenn med svart hull.
El-Badry sa: “Gaia-dataene begrenser hvordan stjernen beveger seg på himmelen, og sporer ut en ellipse mens den kretser rundt det sorte hullet. Størrelsen på banen og dens periode gir oss en begrensning på massen til dens usynlige følgesvenn – ca. 10 solmasser.
“For å bekrefte at Gaia-løsningen er riktig og utelukke alternativer som ikke er svarte hull, observerte vi stjernen spektroskopisk med flere andre teleskoper. Dette strammet inn begrensningene våre på følgesvennens masse og beviste at det virkelig er “mørkt.”
For å bekrefte observasjonene deres analyserte teamet radielle hastighetsmålinger av Gaia BH1 fra flere teleskoper.
Dette inkluderte WM Keck-observatoriets høyoppløselige Echelle-spektrometer (ANLEIER), MPG/ESO-teleskopets fibermatede optiske spektrograf med utvidet rekkevidde (VILL) spektrograf, Very Large Telescope’s (VLT) X-Shooter spektrografden Gemini Multi-Object Spectrographs (GMOS), Magellan Echellette (Trollmann) spektrograf, og Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST).
I likhet med metoden som ble brukt for å jakte på eksoplaneter (Doppler-spektroskopi), tillot spektrene som ble gitt av disse instrumentene teamet å observere og måle gravitasjonskreftene som påvirker banen. Disse oppfølgingsobservasjonene bekreftet Gaia BH1s baneløsning og at en følgesvenn på omtrent 10 solmasser var i bane rundt den.
Som El-Badry indikerte, kan disse funnene utgjøre det første sorte hullet i Melkeveien som ikke ble observert basert på røntgenutslipp eller andre energiske utslipp:
“Modeller spår at Melkeveien inneholder rundt 100 millioner sorte hull. Men vi har bare observert rundt 20 av dem. Alle de forrige vi har observert er i “røntgenbinærer”: det sorte hullet spiser en følgestjerne , og det skinner sterkt i røntgenstråler når materialets gravitasjonspotensiale energi blir omgjort til lys.
“Men disse representerer bare toppen av isfjellet: en langt større populasjon kan lure, skjult i mer vidt adskilte binærfiler. Oppdagelsen av Gaia BH1 skinner tidlig lys på denne populasjonen.”
Hvis de bekreftes, kan disse funnene bety at det er en robust populasjon av sovende sorte hull i Melkeveien. Dette refererer til sorte hull som ikke er tydelige fra lyse disker, utbrudd av stråling eller hyperhastighetsstråler som kommer fra polene deres (som ofte er tilfellet med kvasarer).
Hvis disse objektene er allestedsnærværende i vår galakse, kan implikasjonene for stjerne- og galaktisk evolusjon være dyptgripende. Imidlertid er det mulig at dette spesielle sovende sorte hullet er en ytterside og ikke indikerer en større befolkning.
For å verifisere funnene deres, ser El-Badry og kollegene frem til Gaia Data Release 4 (DDR 4), hvis dato ennå ikke er bestemt, som vil inkludere alle data samlet under det femårige nominelle oppdraget (DDR 4) ).
Denne utgivelsen vil inkludere de mest oppdaterte astrometriske, fotometriske og radielle hastighetskatalogene for alle stjernene, binærene, galaksene og eksoplanetene som er observert.
Den femte og siste utgivelsen (DDR 5) vil inkludere data fra det nominelle og utvidede oppdraget (hele 10 år).
“Basert på forekomstfrekvensen for BH-ledsager antydet av Gaia BH1, estimerte vi at neste Gaia-datautgivelse vil gjøre det mulig å oppdage dusinvis av lignende systemer,” sa El-Badry.
“Med bare ett objekt er det vanskelig å vite nøyaktig hva det innebærer om populasjonen (det kan bare være et rart, et lykketreff). Vi er spente på de demografiske undersøkelsene vi kan gjøre med større utvalg.”
Denne artikkelen ble opprinnelig publisert av Universet i dag. Les original artikkel.