Et overraskende stort sort hul kunne have slugt en stjerne indefra og ud, og videnskabsmænd er forvirrede

Omkring 15, 000 lysår væk, i en fjern spiralarm af Mælkevejen, der er et sort hul omkring 70 gange så tungt som Solen.

Dette er meget overraskende for astronomer som mig. Det sorte hul virker for stort til at være et produkt af en enkelt stjerne, der kollapser, hvilket stiller spørgsmål til vores teorier om, hvordan sorte huller dannes.

Vores hold, ledet af professor Jifeng Liu ved National Astronomical Observatories, det kinesiske videnskabsakademi, har døbt det mystiske objekt LB-1.

Hvad er normalt for et sort hul?

Astronomer anslår, at vores galakse alene indeholder omkring 100 millioner sorte huller, skabt, da massive stjerner er kollapset i løbet af de sidste 13 milliarder år.

De fleste af dem er inaktive og usynlige. Et relativt lille antal suger gas fra en ledsagerstjerne i kredsløb omkring dem. Denne gas frigiver energi i form af stråling, vi kan se med teleskoper (for det meste røntgenstråler), ofte ledsaget af vind og jetfly.

Indtil for et par år siden, den eneste måde at få øje på et potentielt sort hul var at lede efter disse røntgenstråler, kommer fra en lys punktlignende kilde.

Omkring to dusin sorte huller i vores galakse er blevet identificeret og målt med denne metode. De har forskellige størrelser, men alle mellem omkring fem og 20 gange så tunge som Solen.

Vi antog generelt, at dette var den typiske masse af hele befolkningen i sorte hul i Mælkevejen. Imidlertid, dette kan være forkert; aktive sorte huller er muligvis ikke repræsentative for hele befolkningen.

Nye værktøjer bringer en gammel idé ud i livet

Til vores sorte hul-søgning, vi brugte en anden teknik.

Vi undersøgte himlen med Large sky Area Multi-Object fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST) i det nordøstlige Kina, leder efter klare stjerner, der bevæger sig rundt om et usynligt objekt. Dette lader os opdage gravitationseffekten af ​​det sorte hul, uanset om nogen gas bevæger sig fra stjernen til dens mørke følgesvend.

Denne teknik blev foreslået af den britiske astronom John Michell i 1783, da han første gang foreslog eksistensen af ​​mørke, kompakte stjerner, der kredser i et binært system med en normal stjerne.

Imidlertid, det er kun blevet praktisk muligt med den seneste udvikling af store teleskoper, som lader astronomer overvåge bevægelsen af ​​tusindvis af stjerner på én gang.

Hvordan vi så LB-1

LB-1 er det første større resultat af vores søgning med LAMOST. Vi så en stjerne otte gange større end Solen, kredser om en mørk følgesvend omkring 70 gange så tung som Solen. Hver bane tog 79 dage, og parret er cirka halvanden gang så langt væk fra hinanden som Jorden og Solen.

Vi målte stjernens bevægelse ved små ændringer i frekvensen af ​​det lys, vi opdagede, der kom fra den, forårsaget af et Dopplerskifte, da stjernen bevægede sig mod Jorden og væk fra den på forskellige tidspunkter i sin bane.

Vi gjorde også det samme for en svag glød fra brintgas omkring selve det sorte hul.

Hvor kom det fra?

Hvordan blev LB-1 dannet? Det er usandsynligt, at det kom fra sammenbruddet af en enkelt massiv stjerne:Vi tror, ​​at enhver stor stjerne ville miste mere masse via stjernevinde, før den kollapsede i et sort hul.

En mulighed er, at to mindre sorte huller kan være dannet uafhængigt af to stjerner og derefter smeltet sammen (eller de kan stadig kredse om hinanden).

Et andet mere plausibelt scenario er, at et "almindelig" stjernesort hul blev opslugt af en massiv ledsagerstjerne. Det sorte hul ville så sluge det meste af værtsstjernen som en hvepselarve inde i en larve.

Opdagelsen af ​​LB-1 passer fint med de seneste resultater fra LIGO-Virgo gravitationsbølgedetektorer, som fanger de krusninger i rumtiden, der opstår, når stjernernes sorte huller i fjerne galakser kolliderer.

De sorte huller, der er involveret i sådanne kollisioner, er også betydeligt tungere (op til omkring 50 solmasser) end prøven af ​​aktive sorte huller i Mælkevejen. Vores direkte observation af LB-1 beviser, at disse overvægtige sorte stjernehuller også findes i vores galakse.

Sorte hul-familien

Astronomer forsøger stadig at kvantificere fordelingen af ​​sorte huller på tværs af deres fulde række af størrelser.

Sorte huller, der vejer mellem 1, 000 og 100, 000 sole (såkaldte sorte huller med mellemmasse) kan opholde sig i hjertet af små galakser eller i store stjernehobe. Den rumbaserede Laser Interferometer Space Antenna (LISA) gravitationsbølgedetektor (planlagt til opsendelse i 2034) vil forsøge at fange deres kollisioner.

Sorte huller, der vejer en million til et par milliarder solmasser, er allerede velkendte, i kernerne af større galakser og kvasarer, men deres oprindelse diskuteres aktivt. Vi er stadig langt væk fra en fuldstændig forståelse af, hvordan sorte huller dannes, dyrke, og påvirke deres omgivelser, men vi gør hurtige fremskridt.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.