Zdá sa, že táto „monštrum čierna diera“, ktorú vedci našli, nie je koniec koncov taká príšerná. Ale nájsť chyby a snažiť sa ich napraviť, ako veda napreduje.
V nedávnej štúdii (v recenzovanej štúdii uverejnenej 27. novembra) skupina vedcov uviedla objav binárneho systému LB-1, ktorý obsahuje hviezdu a podľa zistení spoločník čiernej diery 70-krát väčší ako hmotnosť. nášho slnka. To bola hlavná správa, čierne diery hviezdnej hmoty (čierne diery tvorené gravitačným zrútením hviezdy) sú zvyčajne menšie ako polovica masívnej. Avšak štúdia Národného astronomického observatória Číny (NAOC) Čínskej akadémie vied, ktorú viedla Jifeng Liu, bola vzrušujúca, ale mýlila sa.
Tento týždeň vyšli tri nové noviny, ktoré znovu preskúmali zistenia z Liuovej štúdie, a tieto štúdie hovoria, že čierna diera LB-1 nie je v skutočnosti tak masívna.
Podivné čierne diery
Čierne diery s hviezdnou hmotnosťou sú zvyčajne identifikované jasnými röntgenovými emisiami, ktoré pochádzajú z plynu, ktorý tieto predmety zhlukujú alebo vtiahnu, od svojich sprievodných hviezd. Čierna diera, ktorá sa objavila v LB-1, je však „neinteragujúca“; Inými slovami, neakrétuje plyn zo svojej hviezdy, takže ho nemožno nájsť pomocou jasných emisií. Vedci si myslia, že existuje veľa príkladov tohto typu čiernej diery vo vesmíre, ale pretože tieto objekty je ťažké spoznať, existuje len málo pozorovaní, ktoré by ukázali, koľko by tam mohlo byť.
Aby sa zistilo, či má systém čiernu dieru, tím Liu musel objekt nájsť a študovať nepriamo tým, že sledoval pohyb v Dopplerovom posunu hviezdy systému a tmavočervenú emisnú čiaru.
Podľa Dopplerovho javu sa objekty pohybujúce sa na Zemi javia ako modré, pretože svetelné vlnové dĺžky sa zmenšujú a červené, keď sa od nás vzdialia, pretože vlnové dĺžky sa predlžujú. Emisná čiara, známa ako emisná čiara H-alfa, je spektrálna čiara alebo tmavá čiara v spektre. Spektrálne čiary sa často používajú na identifikáciu atómov alebo molekúl a túto špecifickú čiaru tvoria vodíkové elektróny. Liu tím dokončil svoju prácu za predpokladu, že táto línia pochádza z narastacieho disku okolo čiernej diery.
Meraním zmien Dopplerovho posunu vedci dokázali určiť rýchlosť objektov a tým aj ich hmotnosť. „Keby hviezda a spoločník zrýchľovali rovnaké množstvo, znamenalo by to, že majú rovnakú hmotnosť, a ak niekto zrýchľuje oveľa menej, bolo by to oveľa ťažšie,“ kalifornská univerzita v Berkeley, doktorand astronómie Kareem El-Badry , spoluautor jedného z troch článkov analyzujúcich tieto výsledky. Takže pri meraní kývajúceho pohybu emisií pochádzajúcich (z toho, čo Liu tím predpokladal) bola čierna diera, Liu tím určil, že rýchlosť čiernej diery musí znamenať, že bola extrémne masívna pre čiernu dieru s hmotnosťou hviezd.
Ak by teda emisia v skutočnosti pochádzala z čiernej diery a pohybovala by sa podľa informácií, znamenalo by to skutočne, že v systéme je mimoriadne masívny objekt, vysvetlil El-Badry.
Hlavný problém s týmto záverom? Ukazuje sa, že táto emisná línia, ktorej pohyb slúžil ako hlavný dôkaz navrhovaného ultramasívneho objektu, nebola kývajúca. V skutočnosti sa to vôbec nehýbalo, zistili sa nové dokumenty, ktoré sa zaoberali závermi Liuho tímu.
Odvážne tvrdenie
Možno ste už počuli hovoriť o „nemožnej“ čiernej diere 70 solárnych hmôt. V dnešnej dávke studenej vody tvrdíme, že údaje boli nesprávne interpretované a neexistujú dôkazy o nezvyčajne masívnej BH. 1 / https://t.co/hWLhvaFK1F pic.twitter.com/FoEPifPegcDecember 10, 2019
Tvrdenie o podivne veľkom objave čiernych dier El-Badry prvýkrát zasiahlo ako podivné, pretože tento druh čiernej diery sa pri takej hmotnosti nikdy predtým nepozoroval. "Moja prvá myšlienka, keď vyšiel príspevok, je taký odvážny tvrdenie, že dôkazy by mali byť naozaj dobré," uviedla pre agentúru Space.com El-Badry. „Mali by ste mať vždy otvorenú myseľ, ale v tomto prípade bol nárok jednoznačne mimoriadny a dôkazy boli trochu trasšie.“
Hlavným problémom, ktorý El-Badry zistil, bolo to, že emisné vedenie sa len zdalo pohybovať; nebolo to vlastne krútenie sa.
El-Badry a Eliot Quataert, profesor astronómie a fyziky na UC Berkeley, zverejnili svoju analýzu v pondelok (9. decembra) na predtlačový server arXiv. Ich príspevok bol tiež predložený na uverejnenie v časopise Mesačné oznámenia Kráľovskej astronomickej spoločnosti.
Chýba absorpčná čiara
Ako sa teda môže emisné vedenie „len zdať“? Nuž, stalo sa to tak, že sa postavili na absorpčnú líniu, ktorá vytvorila ilúziu.
Aby ste pochopili ilúziu, musíte najskôr vedieť, čo je absorpčná línia. Vonkajšie atmosférické vrstvy obklopujúce hviezdy slúžia ako absorbujúci materiál na absorbovanie svetla prichádzajúceho z hviezdy. Keď teda vedci skúmajú spektrum svetla prichádzajúceho z hviezd, môžu vidieť absorpčné čiary, ktoré vytvárajú atómy v atmosfére prechádzajúce medzi atómovými stavmi.
S hviezdou v LB-1 bola absorpčná čiara „skrytá“ pri emisnej linke, uviedla El-Badry. Takáto situácia môže vyvolať ilúziu, že sa emisná línia pohybuje, čo vyvoláva dojem Dopplerovho posunu, ktorý El-Badry a vedci za ostatnými dokumentmi vysvetlili a preukázali v štúdiách. Jednoduchým odpočítaním absorpčnej čiary od meraní emisnej čiary, El-Badry a Quataert, ktorí použili rovnaké údaje pre svoju štúdiu ako Liuov tím, zistili, že emisná čiara sa vôbec nepohybuje.
Bez pohybu tejto emisie, Todd Thompson, profesor na Katedre astronómie na Štátnej univerzite v Ohiu, ktorý sa nezúčastnil žiadneho z týchto dokumentov, vysvetlil Space.com, existujú dva možné výklady. Buď je druhý objekt v systéme omnoho masívnejší, ako sa kedy pozorovalo (viac ako 70 slnečných hmôt), alebo je oveľa pravdepodobnejšie, že v LB-1 by mohla byť len čierna diera s priemernou veľkosťou a emisné vedenie vychádza z niekde inde, povedal Thompson.
"Je tu niečo. Je to len tak, že je to pravdepodobne iba pravidelná čierna diera s hviezdnymi hmotami," uviedla Jackie Faherty, vedecká pracovníčka v Americkom prírodovednom múzeu v New Yorku a spoluzakladateľka rádia StarTalk. com. Faherty sa nezúčastnil na žiadnom z týchto dokumentov.
Pretože však emisná línia pravdepodobne neprichádza z čiernej diery, vedci nemôžu získať veľmi presný odhad hmotnosti čiernej diery. Analýza tímu El-Badryho však naznačuje, že čierna diera je s najväčšou pravdepodobnosťou medzi 5 a 20 solárnymi hmotami, ktoré, ako sa uvádza v ich článku, „sa javia ako najpravdepodobnejšie“.
Objav ... zatknutý?
Vyšli dva ďalšie dokumenty, ktoré tiež prehodnocujú tvrdenia tímu Liu. jeden z nich, štúdia vedená novozélandským teoretickým astronómom J.J. Eldridge, ktorý bol publikovaný pre arXiv, zaujal teoretický prístup k analýze systému. Vedci v tejto štúdii simulovali veľkú knižnicu rôznych druhov binárnych systémov, aby zistili, či by vedci nenašli binárny záznam, ktorý by zodpovedal pozorovaniam hláseným pre LB-1. Našli niekoľko, ktoré dokázali, ale žiadne s čiernymi dierami so 70-solárnou hmotnosťou.
Druhá štúdia, publikované aj pre arXiv a vedené Michaelom Abdul-Masihom z Astronomického ústavu univerzity KU Leuven v Belgicku, zaujali podobný prístup ako El-Badry's. Namiesto použitia rovnakých údajov ako Liuov tím však títo vedci zhromaždili svoje vlastné spektrum binárneho systému pomocou iného ďalekohľadu. Urobili tiež simulácie, v ktorých umiestnili absorpčnú čiaru pod emisnú čiaru, aby zistili, či sa zdá, že sa emisia pohybuje tak, ako sa to stalo v LB-1. V týchto simuláciách tím Abdul-Masih zistil, že sa zdá, že sa línia pohybuje tam a späť, čo poskytuje ďalšie dôkazy o tom, že emisná línia v systéme vyzerá, akoby sa pohybovala.
Uplatnenie LB-1
„Zdalo sa, že je to až príliš vzrušujúce, aby to bola pravda,“ povedal Faherty. Dodala však, „to je aj spôsob, akým veda napreduje.“
Faherty zdôraznila, že „je to v poriadku, aby sa takáto situácia stala.… Je to len oprava predchádzajúceho výsledku… je v poriadku mať takúto situáciu,“ dodala. "Veda postupuje a napreduje."
Tieto následné štúdie poskytli dôkaz, že sekundárny objekt v LB-1 nie je v skutočnosti ultrarare, ultramasívna čierna diera. Je to však stále mimoriadne zaujímavý objekt, ktorý stojí za to si ho ďalej preštudovať, uviedla El-Badry.
Pretože sa pôvodnej štúdii venovalo toľko pozornosti vrátane týchto následných analýz, zvýšil sa záujem o štúdium systému LB-1 a podobných systémov.
Vedci identifikujú a študujú neinteragujúce čierne diery, ako sú tie, ktoré sú spojené s LB-1. Povedané, že sú bežné vo vesmíre, je ťažké ich rozoznať, pretože nevytvárajú jasné röntgenové emisie.
„Je to veľmi zaujímavý čas hľadať tieto neinteragujúce čierne diery a určite našli veľmi zaujímavý systém,“ povedal Thompson. Existuje „populácia, ktorá musí byť mimo čiernych dier v hviezdnych dvojhviezdach, kde neexistuje žiadna aktívna interakcia medzi týmito dvoma komponentmi,“ dodal.
Okrem toho by mohlo byť zaujímavé, či vedci pokračujú vo výskume, odkiaľ presne táto emisná línia H-alfa pochádza. Dokumenty, ktoré prehodnocujú LB-1, naznačujú, že „je možné, že za to môže zodpovedať aj cirkulárny materiál, ale je to mierne tajomstvo ... je v poriadku zapojiť nejaké tajomstvo do výsledku,“ povedal Faherty.
Space.com oslovil tím Liu, aby sa vyjadril, a Liu povedal, že „píšeme dokument, ktorý by sa zaoberal všetkými týmito obavami.“ Dodal, že jeho tím očakáva, že papier vyjde niekedy budúci týždeň.
- Čo sú to čierne diery?
- Kvíz s čiernymi dierami: Ako dobre poznáte najpodivnejšie výtvory prírody?
- Heuréka! Vedci fotografujú čiernu dierku po prvýkrát
