Mærkelig opførsel af stjerne afslører ensomt sort hul, der gemmer sig i kæmpe stjerneklynge

Astronomer, der bruger ESOs MUSE -instrument på Very Large Telescope i Chile, har opdaget en stjerne i klyngen NGC 3201, der opfører sig meget mærkeligt. Det ser ud til at kredser om et usynligt sort hul med omkring fire gange solens masse-det første sådanne inaktive sorte hul med stjernemasse fundet i en kuglehob og det første fundet ved direkte at opdage dets tyngdekraft. Denne vigtige opdagelse påvirker vores forståelse af dannelsen af ​​disse stjerneklynger, sorte huller, og oprindelsen til gravitationsbølgehændelser.

Kugleformede stjerneklynger er enorme kugler med titusinder af stjerner, der kredser om de fleste galakser. De er blandt de ældste kendte stjernesystemer i universet og stammer helt fra begyndelsen på galaksevækst og udvikling. Mere end 150 vides i øjeblikket at tilhøre Mælkevejen.

En bestemt klynge, kaldet NGC 3201og beliggende i det sydlige stjernebillede Vela (sejlene), er nu blevet undersøgt ved hjælp af MUSE -instrumentet på ESOs Very Large Telescope i Chile. Et internationalt team af astronomer har fundet ud af, at en af ​​stjernerne i NGC 3201 opfører sig meget underligt - den slynges baglæns og fremad med hastigheder på flere hundrede tusinde kilometer i timen, med mønsteret gentaget hver 167 dage.

Hovedforfatter Benjamin Giesers (Georg-August-Universität Göttingen, Tyskland) blev fascineret af stjernens adfærd:"Det kredsede om noget, der var helt usynligt, som havde en masse mere end fire gange Solen - dette kunne kun være et sort hul! Den første blev fundet i en kuglehob ved direkte at observere dens tyngdekraft. "

Forholdet mellem sorte huller og kuglehobe er en vigtig, men mystisk. På grund af deres store masser og store aldre, disse klynger menes at have frembragt et stort antal sorte huller med stjernemasse-skabt som massive stjerner i dem eksploderede og kollapsede over klyngens lange levetid.

ESO's MUSE -instrument giver astronomer en unik evne til at måle bevægelser fra tusinder af langt væk stjerner på samme tid. Med dette nye fund, teamet har for første gang været i stand til at opdage et inaktivt sort hul i hjertet af en kuglehob - et, der ikke i øjeblikket sluger stof og ikke er omgivet af en glødende gasskive. De kunne estimere det sorte huls masse gennem bevægelser af en stjerne fanget i dens enorme tyngdekraft.

Ud fra sine observerede egenskaber blev stjernen bestemt til at være omkring 0,8 gange massen af ​​vores sol, og massen af ​​dens mystiske modstykke blev beregnet til omkring 4,36 gange solens masse - næsten helt sikkert et sort hul.

Seneste registreringer af radio- og røntgenkilder i kuglehobe, samt påvisning af gravitationsbølgesignaler fra 2016 frembragt ved sammenlægning af to sorte huller med stjernemasse, tyder på, at disse relativt små sorte huller kan være mere almindelige i kuglehobe end tidligere antaget.

Giesers konkluderer:"Indtil for nylig har det blev antaget, at næsten alle sorte huller ville forsvinde fra kuglehobe efter kort tid, og at systemer som dette ikke engang skulle eksistere! Men det er klart, at dette ikke er tilfældet-vores opdagelse er den første direkte påvisning af tyngdekraftseffekterne af et sort hul med stjernemasse i en kuglehob. Dette fund hjælper med at forstå dannelsen af ​​kuglehobe og udviklingen af ​​sorte huller og binære systemer - afgørende i forbindelse med forståelsen af ​​gravitationsbølgekilder. "

Denne forskning blev præsenteret i et papir med titlen "En løsrevet stjernemasses sort hulskandidat i kuglehoben NGC 3201", af B. Giesers et al., at blive vist i journalen Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .