Očigledno, ta "crna monstruozna rupa" koju su istraživači utvrdili, ipak nije toliko monstruozna. Ali pronalaženje grešaka i rad na ispravljanju načina na koji znanost gura naprijed.
U nedavnoj studiji (recenziranoj studiji objavljenoj 27. studenog), tim znanstvenika izvijestio je o otkriću binarnog sustava LB-1, koji sadrži zvijezdu i, prema nalazima, pratitelja crne rupe 70 puta veću od mase našeg sunca. Ovo je bila glavna vijest, crne rupe zvjezdaste mase (crne rupe nastale gravitacijskim padom zvijezde) su obično manje od polovice masivne. Ali iako je studija, koju je vodio Jifeng Liu, iz Nacionalnog astronomskog opservatorija Kine (NAOC) Kineske akademije znanosti, bila uzbudljiva, to je također bila pogrešna.
Tri tjedna su izašla tri nova rada koji su preispitali nalaze iz Liuove studije, a ove studije govore da crna rupa LB-1 zapravo i nije toliko masivna.
Čudne crne rupe
Crne rupe zvjezdane mase obično se identificiraju po svijetlim emisijama rendgenskih zraka koje dolaze iz plina koji predmeti luče ili uvlače iz svojih suputničkih zvijezda. Ali crna rupa koja je uočena u LB-1 "nije uzajamno povezana"; drugim riječima, on ne luči plin iz svoje zvijezde, pa ga nije moguće naći kroz sjajne emisije. Znanstvenici misle da u svemiru postoji puno primjera ove vrste crne rupe, ali kako je te predmete teško uočiti, malo je opažanja koja bi pokazala koliko bi ih moglo biti vani.
Dakle, da bi utvrdili da sustav ima crnu rupu, Liuov je tim morao posredno pronaći i proučavati objekt, promatrajući kretanje u Doplerovom pomaku zvijezde sustava i duboko crvenu liniju emisija.
Pod pojavom Doplera, predmeti koji se kreću prema Zemlji izgledaju plavo, jer se svjetlosne valne duljine sve kraće, a crvene kada se odmiču od nas, jer se valne duljine sve duže. Emisijska linija, poznata kao emisija H-alfa, je spektralna linija ili tamna linija u spektru. Spektralne se linije često koriste za identificiranje atoma ili molekula, a ovu specifičnu liniju stvaraju vodikovi elektroni. Liuov tim završio je svoj posao pod pretpostavkom da ta linija dolazi iz akrecijskog diska oko crne rupe.
Mjereći promjene u Doplerovoj smjeni, istraživači su mogli utvrditi brzinu objekata, a samim tim i njihovu masu. "Kad bi zvijezda i suputnik ubrzavali istu količinu, to bi značilo da imaju istu masu, a ako jedna ubrzava mnogo manje, bila bi mnogo teža", kalifornijsko sveučilište u Berkeleyu, doktorski studij astronomije Kareem El-Badry , rekao je koautor na jednom od tri rada koja analizira te rezultate. Dakle, mjereći pomicanje gibanja emisije koja dolazi iz (što je Liuov tim pretpostavljao) crne rupe, Liuov tim utvrdio je da brzina crne rupe mora značiti da je izuzetno ogromna za crnu rupu zvjezdane mase.
Ako bi emisija zapravo dolazila iz crne rupe i kretala se kako su naveli, to bi zaista značilo da postoji izuzetno masivan objekt u sustavu, objasnio je El-Badry.
Glavni problem s ovim zaključkom? Ispada da ta emisijska linija, čije je kretanje poslužilo kao glavni dokaz za predloženi ultramasivni objekt, nije mahala. U stvari, uopće se nije kretalo, pronađeni su novi radovi koji se odnose na zaključke Liuova tima.
Hrabra tvrdnja
Možda ste čuli zadnjih nekoliko tjedana kako se priča o „nemogućoj“ crnoj rupi od 70 solarnih masa. U današnjoj dozi hladne vode tvrdimo da su podaci pogrešno interpretirani, a nema dokaza o neobično masivnom bh. 1 / https://t.co/hWLhvaFK1F pic.twitter.com/FoEPifPegc 10. prosinca 2019.
Tvrdnja o neobično masivnom otkriću crnih rupa prvo je El-Badryja pogodila kao čudnu, jer ova vrsta crne rupe nikada prije nije primijećena s takvom masom. "Moja prva misao kada je izišao papir je da je to tako smjela tvrdnja da bi dokazi bolje bili zaista dobri", rekao je El-Badry za Space.com. "Uvijek biste trebali biti otvoreni, ali u ovom slučaju je tvrdnja definitivno bila izvanredna i dokazi su bili malo potresniji."
Glavno pitanje koje je utvrdio El-Badry bilo je da se čini da se emisijski vod kreće samo; nije se zapravo njihalo.
El-Badry i Eliot Quataert, profesori astronomije i fizike na UC Berkeley, objavio njihovu analizu u ponedjeljak (9. prosinca) na poslužitelj pretpristupa arXiv. Njihov je rad također poslan za objavljivanje u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Linija apsorpcije koja nedostaje
Pa, kako se emisijski vod može samo "činiti da se kreće"? Pa, jednostavno se dogodilo da se postroji na vrhu apsorpcijske crte, što je stvorilo iluziju.
Da biste razumjeli iluziju, prvo morate znati što je linija apsorpcije. Vanjski atmosferski slojevi koji okružuju zvijezde služe kao upijajući materijal za apsorbiranje svjetlosti koja dolazi od zvijezde. Dakle, kada istraživači proučavaju spektar svjetlosti koji dolaze od zvijezda, mogu vidjeti apsorpcijske linije, koje stvaraju atomi u atmosferi koja prelazi između atomskog stanja.
Sa zvijezdom u LB-1 postojala je apsorpcijska linija "skrivena" emisijskom linijom, rekao je El-Badry. Takva situacija može stvoriti iluziju da se emisijska linija kreće, stvarajući pojavu Doplerove promjene, što su El-Badry i znanstvenici iza ostalih radova objasnili i pokazali u studijama. Jednostavnim oduzimanjem linije apsorpcije od mjerenja emisijske linije, El-Badry i Quataert, koji su koristili iste podatke za svoje istraživanje kao i Liuov tim, otkrili su da se emisijska linija uopće ne kreće.
Bez pomicanja ove emisije, Todd Thompson, profesor na katedri za astronomiju na Sveučilištu Ohio State, koji nije bio uključen ni u jedan od ovih radova, objasnio je za Space.com, postoje dvije moguće interpretacije. Ili je drugi objekt u sustavu daleko masivniji nego što je to ikada ranije bilo (mnogo više od 70 solarnih masa) ili, mnogo vjerovatnije, moglo je postojati crna rupa prosječne veličine u LB-1, a linija emisije dolazi iz negdje drugdje, rekao je Thompson.
"Nešto je tu. Samo je to vjerojatno obična crna rupa zvjezdaste mase", rekla je Jackie Faherty, stariji znanstvenik Američkog muzeja prirodne povijesti u New Yorku i suvoditelj "StarTalk Radio", .com. Faherty nije bio uključen u nijedan od tih radova.
Međutim, budući da vodova emisija vjerojatno ne dolazi iz crne rupe, istraživači ne mogu dobiti super preciznu procjenu mase crne rupe. No, analiza El-Badryjevog tima sugerira da je crna rupa najvjerojatnije između 5 i 20 sunčevih masa, što se, kako su opisali u svom radu, "čini najvjerojatnijim".
Otkriće ... slomljeno?
Izšla su dva dodatna rada koja također preispituju tvrdnje Liuova tima. Jedan, studija koju je vodio novozelandski teoretski astronom J.J. Eldridge, koja je objavljena u arXiv, zauzela se teorijski pristup analiziranju sustava. Istraživači u toj studiji simulirali su veliku biblioteku različitih vrsta binarnih sustava kako bi utvrdili mogu li znanstvenici pronaći binarni zapis koji se podudara s opažanjima izviještenima za LB-1. Pronašli su nekoliko stvari koje mogu, ali nijednog sa crnim rupama od sunčeve mase.
Druga studija, također objavljen u arXiv-u, a vodio ga je Michael Abdul-Masih s Instituta za astronomiju na sveučilištu KU Leuven u Belgiji, sličan pristup kao i El-Badry's. Međutim, umjesto da koriste iste podatke kao i Liuov tim, ovi su istraživači prikupili vlastiti spektar binarnog sustava pomoću drugog teleskopa. Također su napravili simulacije u kojima su apsorpcijsku crtu stavili ispod linije emisije kako bi utvrdili može li se emisija kretati kao što je to slučaj u LB-1. U tim simulacijama, Abdul-Masihov tim otkrio je da se čini da se linija kreće naprijed-nazad, pružajući daljnje dokaze da linija emisija u sustavu izgleda samo kao da se kreće.
Otkup za LB-1
"To mi se činilo previše uzbudljivo da bi bilo istinito", rekla je Faherty. Ali, dodala je, "to je i način na koji napreduje znanost."
Faherty je naglasila: "Ovo je u redu da se ovakva stvar dogodi ... To je samo ispravka prethodnog rezultata ... U redu je imati takvu situaciju", dodala je. "Znanost napreduje i ide naprijed."
Ove naknadne studije pružile su dokaz da sekundarni objekt u LB-1 zapravo nije ultrarare, ultramasivna crna rupa. Međutim, to je još uvijek izuzetno zanimljiv predmet i vrijedi ga proučiti dalje, rekao je El-Badry.
Budući da je tolika pažnja bila posvećena izvornoj studiji, uključujući ove prateće analize, povećao je interes za proučavanje LB-1 sustava i sličnih sustava.
Identificiranjem i proučavanjem crnih rupa koje nisu u interakciji poput one povezane s LB-1, znanstvenici mogu saznati više o tim neuhvatljivim objektima. Kažu da su uobičajeni u svemiru, teško ih je uočiti jer ne stvaraju svijetle zrake rendgenskih zraka.
"Izuzetno je zanimljivo vrijeme za traženje ovih neiskrenih crnih rupa i oni su definitivno našli vrlo zanimljiv sustav", rekao je Thompson. Postoji "populacija koja mora biti vani u crnim rupama u zvjezdanim binarnim datotekama gdje nema aktivne interakcije između dvije komponente", dodao je.
Uz to, moglo bi biti zanimljivo ako znanstvenici nastave istraživati odakle točno dolazi ta emisija H-alfa. Radovi koji preispituju LB-1 sugeriraju "da je moguće da bi to moglo objasniti cirkularni materijal, ali to je mala misterija ... u redu je da u taj rezultat bude uključena neka misterija", rekao je Faherty.
Space.com je kontaktirao Liuov tim radi komentara, a Liu je rekao da "Pišemo rad u kojem ćemo riješiti sve te nedoumice." Dodao je da njegov tim očekuje da taj papir izađe negdje sljedeći tjedan.
- Što su crne rupe?
- Kviz o crnoj rupi: koliko dobro znate najčudnije kreacije prirode?
- Eureka! Znanstvenici prvi put fotografiraju crnu rupu
