Dr. Sukanya Chakrabarti, Pei-Ling Chan-begavet leder i Institutt for fysikk og astronomi, er avisens hovedforfatter.
Michael Mercier / UAH
Oppdagelsen av et såkalt monster-svart hull som har omtrent 12 ganger solens masse er beskrevet i en ny Astrofysisk tidsskrift forskningsinnleveringhvor hovedforfatteren er Dr. Sukanya Chakrabarti, en fysikkprofessor ved University of Alabama i Huntsville (UAH).
“Det er nærmere solen enn noe annet kjent sort hull, i en avstand på 1550 lysår,” sier Dr. Chakrabarti, Pei-Ling Chan Endowed-leder ved Institutt for fysikk ved UAH, en del av University of Alabama System. “Så, det er praktisk talt i bakgården vår.”
Svarte hull blir sett på som eksotiske fordi selv om gravitasjonskraften deres tydelig merkes av stjerner og andre objekter i deres nærhet, kan intet lys unnslippe et svart hull, slik at de ikke kan sees på samme måte som synlige stjerner.
“I noen tilfeller, som for supermassive sorte hull i sentrum av galakser, kan de drive galaksedannelse og evolusjon,” sier Dr. Chakrabarti.
“Det er ennå ikke klart hvordan disse ikke-samvirkende sorte hullene påvirker galaktisk dynamikk i Melkeveien. Hvis de er mange, kan de godt påvirke dannelsen av galaksen vår og dens indre dynamikk.”
For å finne det sorte hullet, analyserte Dr. Chakrabarti og et nasjonalt team av forskere data om nesten 200 000 binære stjerner som ble utgitt i løpet av sommeren fra European Space Agencys Gaia-satellittoppdrag.
“Vi søkte etter objekter som ble rapportert å ha store følgemasser, men hvis lysstyrke kunne tilskrives en enkelt synlig stjerne,” sier hun. “Derfor har du en god grunn til å tro at følgesvennen er mørk.”
Interessante kilder ble fulgt opp med spektrografiske målinger fra forskjellige teleskoper, inkludert Automated Planet Finder i California, Chiles Giant Magellan Telescope og WM Keck Observatory på Hawaii.
“Trukningen av det sorte hullet på den synlige sollignende stjernen kan bestemmes fra disse spektroskopiske målingene, som gir oss en siktlinjehastighet på grunn av et Dopplerskifte,” sier Dr. Chakrabarti. Et Dopplerskift er endringen i frekvensen til en bølge i forhold til en observatør, som hvordan tonehøyden til en sirenes lyd endres når et utrykningskjøretøy passerer.
«Ved å analysere siktehastighetene til den synlige stjernen – og denne synlige stjernen er beslektet med vår egen sol – kan vi utlede hvor massiv følgesvennen med det svarte hull er, så vel som rotasjonsperioden og hvor eksentrisk banen er. er, sier hun. “Disse spektroskopiske målingene bekreftet uavhengig Gaia-løsningen som også indikerte at dette binære systemet er sammensatt av en synlig stjerne som kretser rundt et veldig massivt objekt.”
Hårkorset markerer plasseringen av det nyoppdagede monster sorte hullet.
Sloan Digital Sky Survey / S. Chakrabart et al.
Det sorte hullet må utledes fra å analysere bevegelsene til den synlige stjernen fordi den ikke samhandler med den lysende stjernen. Ikke-samvirkende sorte hull har vanligvis ikke en smultringformet ring av akkresjonsstøv og materiale som følger med sorte hull som samhandler med et annet objekt. Akkresjon gjør den interagerende typen relativt lettere å observere optisk, og det er grunnen til at langt flere av den typen er funnet.
“Størstedelen av sorte hull i binære systemer er i røntgen-binærer – med andre ord, de er lyse i røntgenstråler på grunn av en eller annen interaksjon med det sorte hullet, ofte på grunn av at det sorte hullet sluker den andre stjernen,” sier Dr. Chakrabarti. “Når ting fra den andre stjernen faller ned denne dype gravitasjonspotensialet, kan vi se røntgenstråler.”
Disse samvirkende systemene har en tendens til å være på kortvarige baner, sier hun.
“I dette tilfellet ser vi på et monster sort hull, men det er i en lang periode på 185 dager, eller omtrent et halvt år,” sier Dr. Chakrabarti. “Den er ganske langt fra den synlige stjernen og gjør ingen fremskritt mot den.”
Teknikkene forskerne brukte bør også brukes for å finne andre ikke-samvirkende systemer.
“Dette er en ny populasjon som vi akkurat har begynt å lære om og vil fortelle oss om dannelseskanalen til sorte hull, så det har vært veldig spennende å jobbe med dette,” sier Peter Craig, doktorgradskandidat ved Rochester Institute of Teknologi som veiledes i sin avhandling av Dr. Chakrabarti.
“Enkle estimater tyder på at det er omtrent en million synlige stjerner som har massive svarte hulls følgesvenner i galaksen vår,” sier Dr. Chakrabarti. “Men det er hundre milliarder stjerner i galaksen vår, så det er som å lete etter en nål i en høystakk. Gaia-oppdraget, med sine utrolig presise målinger, gjorde det enklere ved å begrense søket vårt.»
Forskere prøver å forstå dannelsesveiene til ikke-samvirkende sorte hull.
“Det er for tiden flere forskjellige ruter som er foreslått av teoretikere, men ikke-samvirkende sorte hull rundt lysende stjerner er en veldig ny type befolkning,” sier Dr. Chakrabarti. “Så det vil sannsynligvis ta oss litt tid å forstå demografien deres, og hvordan de dannes, og hvordan disse kanalene er forskjellige – eller hvis de ligner – til den mer kjente befolkningen av interagerende, sammenslående sorte hull.”