Astronomer foreslår en ny metode til at opdage sorte huller

Et sort hul med stjernemasse er et kompakt objekt med en masse større end tre solmasser. Den er så tæt og har så kraftig en tiltrækningskraft, at ikke engang lys kan undslippe den. De kan ikke observeres direkte, men kun via sekundære effekter - f.eks. i tilfælde af et sort hul, der lever af en ledsagerstjerne. Generelt, når stof falder ned i et sort hul, gør det det "stille" ved hjælp af en accretion disc. Imidlertid, der er perioder, hvor dette indfald er voldsomt og brister, frembringer et stærkt udbrud af røntgenlysstyrke.

Binære systemer sammensat af en stjerne, der donerer masse til et sort hul, er essentielle laboratorier for forståelsen af ​​de mest ekstreme fysiske fænomener i universet, såsom sammenbrud af en massiv stjerne i et sort hul eller en neutronstjerne. Indtil nu, omkring 60 kandidater til denne type sorte hul er blevet fundet i Mælkevejen via påvisning af forbigående udbrud af røntgenstråler, men kun 17 af disse er blevet bekræftet. Dette skyldes de vanskeligheder, der ligger i at studere en ledsagende stjernes bevægelse omkring et sort hul for at udlede dens masse og bekræfte typen af ​​objekt.

Forskere har kun en begrænset viden om dannelsen og udviklingen af ​​denne type objekter på grund af det lille antal kendte binære filer, der indeholder et sort hul. Dermed, det er vigtigt at udvikle nye strategier for at opdage den skjulte population af objekter, der ikke er i en aktiv fase, og udsender således ikke røntgenstråler.

IAC-forskerne Jorge Casares, og Miguel A. Pérez Torres har testet en ny teknik, der måler lysstyrken af ​​disse binære par med en kombination af filtre centreret på linjen af ​​hydrogen H-alfa. Målingerne giver information om intensiteten og bredden af ​​denne linje, som dannes i tilvækstskiven omkring det sorte hul. I særdeleshed, bredden af ​​H-alfa kan bruges som en indikator for styrken af ​​gravitationsfeltet, og kan derfor bruges som en diagnostik for tilstedeværelsen af ​​et sort hul. Denne teknik kunne effektivt afsløre nye sorte hul-binære filer i en inaktiv fase.

For at demonstrere nytten af ​​deres teknik, de observerede fire systemer med bekræftede sorte huller ved hjælp af et sæt specielle filtre på ACAM, et instrument på det 4,2 meter lange William Herschel-teleskop (WHT) fra Isaac Newton-gruppen af ​​teleskoper ved Roque de los Muchachos-observatoriet (Garafía, La Palma). Resultaterne blev derefter sammenlignet med direkte målinger af bredden af ​​H-alfa-linjen opnået med ISIS-spektrografen på Gran Telescopio de Canarias (GTC). Resultatet viste, at det er praktisk at måle bredden af ​​H-alfa-linjen ved hjælp af fotometriske teknikker, som åbner døren til en mere effektiv detektering af inaktive sorte huller i binære systemer.

De anslår, at en analyse af omkring 1000 kvadratgrader (10 procent) af zonen i det galaktiske plan med denne strategi burde opdage mindst 50 nye objekter af denne type, hvilket er tre gange den nuværende kendte befolkning. Denne søgning kunne også give en detaljeret optælling af andre galaktiske populationer, såsom kortvarige kataklysmiske variabler, Røntgenbinære filer indeholdende neutronstjerner, og ultrakompakte binære filer med periode kortere end en time.