Et mellemvægt sort hul gemmer sig i midten af ​​en kæmpe stjernehob

Alle kendte sorte huller falder i to kategorier:små, sorte huller med stjernemasse, der vejer nogle få sole, og supermassive sorte huller, der vejer millioner eller milliarder af sole. Astronomer forventer, at sorte huller med mellemmasse, der vejer 100-10, 000 sole findes også, men hidtil er der ikke fundet noget afgørende bevis for sådanne mellemvægte. I dag, astronomer annoncerer nye beviser for, at et mellemmasse sort hul (IMBH) vejer 2, 200 Sole gemmer sig i midten af ​​den kugleformede stjernehob 47 Tucanae.

"Vi ønsker at finde sorte huller i mellemmasse, fordi de er det manglende led mellem stjernemasse og supermassive sorte huller. De kan være de oprindelige frø, der voksede ind i de monstre, vi ser i galaksernes centre i dag, "siger hovedforfatter Bulent Kiziltan fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).

Dette værk vises i den 9. feb. 2017, udgave af det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift Natur .

47 Tucanae er en 12 milliarder år gammel stjerneklynge, der ligger 13, 000 lysår fra Jorden i den sydlige konstellation Tucana the Tucan. Den indeholder tusindvis af stjerner i en kugle, der kun er omkring 120 lysår i diameter. Den rummer også omkring to dusin pulsarer, der var vigtige mål for denne undersøgelse.

47 Tucanae er tidligere blevet undersøgt for et centralt sort hul uden held. I de fleste tilfælde, et sort hul findes ved at lede efter røntgenstråler, der kommer fra en varm disk af materiale, der hvirvler rundt om det. Denne metode virker kun, hvis det sorte hul aktivt fodrer med nærliggende gas. Centret for 47 Tucanae er gasfrit, effektivt udsulte ethvert sort hul, der lurer der.

Det supermassive sorte hul i midten af ​​Mælkevejen forråder også sin tilstedeværelse ved sin indflydelse på nærliggende stjerner. År med infrarøde observationer har vist, at en håndfuld stjerner i vores galaktiske centrum pisker rundt om et usynligt objekt med en stærk tyngdekraft. Men det overfyldte centrum af 47 Tucanae gør det umuligt at se individuelle stjerners bevægelser.

Den nye forskning bygger på to evidenslinjer. Den første er stjernernes overordnede bevægelser i hele hoben. En kuglehobs miljø er så tæt, at tungere stjerner har en tendens til at synke til midten af ​​hoben. En IMBH i klyngens centrum fungerer som en kosmisk "ske" og rører i gryden, får disse stjerner til at slynge til højere hastigheder og større afstande. Dette giver et subtilt signal, som astronomer kan måle.

Ved at anvende computersimuleringer af stjernernes bevægelser og afstande, og sammenligne dem med observationer i synligt lys, holdet finder beviser for netop denne form for gravitationel omrøring.

Den anden linje af bevis kommer fra pulsarer, kompakte rester af døde stjerner, hvis radiosignaler let kan påvises. Disse objekter bliver også slynget rundt af tyngdekraften af ​​den centrale IMBH, hvilket får dem til at blive fundet i større afstande fra klyngens centrum, end man ville forvente, hvis der ikke eksisterede et sort hul.

Kombineret, dette bevis tyder på tilstedeværelsen af ​​en IMBH på omkring 2, 200 solmasser inden for 47 Tucanae.

Da dette sorte hul har unddraget sig opdagelse så længe, lignende IMBH'er kan gemme sig i andre kugleformede klynger. At lokalisere dem vil kræve lignende data om positioner og bevægelser af både stjernerne og eventuelle pulsarer i hobene.