Dwa tygodnie temu (27 listopada) astronomowie opublikowali artykuł w czasopiśmie Nature, twierdząc, że znaleźli niemożliwie gigantyczną czarną dziurę niedaleko Ziemi. Gdyby mieli rację, byłby to wielki szok dla astrofizyki, podnosząc teorie o tym, jak i gdzie powstają tak ogromne czarne dziury. Ale wygląda na to, że prawdopodobnie się mylili.
Naukowcy sądzili, że znaleźli rzadką, ogromną czarną dziurę, 70 razy większą niż masa naszego Słońca, jako część układu podwójnego znanego jako LB-1, który znajduje się 15 000 lat świetlnych od Ziemi. Ale teraz dwa niezależne artykuły opublikowane w bazie danych arXiv w tym tygodniu znalazły ten sam podstawowy problem z tym twierdzeniem: opierał się na dowodach, że niewidzialna czarna dziura poruszała się bardzo nieznacznie, gdy jej ciężka gwiazda towarzysząca, znana jako gwiazda B, obracała się wokół niej . Różnica między delikatnym poruszeniem czarnej dziury a szybkim ruchem gwiazdy sugerowała, że czarna dziura była znacznie większa - gdyby były bliżej siebie, można by oczekiwać, że czarna dziura poruszy się tak samo jak gwiazda. Jednak zgodnie z dwoma nowymi artykułami naukowcy źle zinterpretowali to, co widzą w świetle odległego układu.
Wyobraź sobie zapaśnika sumo, który kręci kulą do kręgli na końcu długiego łańcucha. Tak właśnie działał model tego systemu w artykule Nature. Zapaśnik w tym scenariuszu (czarna dziura) przesuwałby się trochę w przód iw tył, aby zrównoważyć ciężar piłki (gwiazda towarzysząca), ale piłka wykonałaby większość ruchu. Gdybyś znał masę kuli do kręgli i wiedział, jak bardzo się poruszają, możesz obliczyć masę zapaśnika sumo.
Problem polega na tym, że poruszający się kawałek światła, na którym naukowcy oparli to twierdzenie - zwany „linią emisji Hα” - wygląda teraz tak, jakby wcale nie pochodził z czarnej dziury. Oznacza to, że oszałamiający pomiar masy jest prawdopodobnie błędny.
„Masz tę masową gwiazdę„ B ”i to jest jeden składnik. A potem czarna dziura jest drugim składnikiem”, powiedziała Jackie Faherty, astrofizyk z American Museum of Natural History w Nowym Jorku, który nie był t zaangażowany w którykolwiek z tych dokumentów. „Więc masz te dwie rzeczy, na które patrzysz, ale mogą się ze sobą zagmatwać”.
Teleskopy na Ziemi na ogół nie są wystarczająco ostre, aby rozdzielić poszczególne obiekty w układach gwiezdnych wystarczająco dobrze, aby zmierzyć ich ruchy - szczególnie gdy jeden z tych obiektów jest czarną dziurą, widoczną tylko z cienkiego „dysku akrecyjnego” wokół jego głównego ciała . Zatem badanie tych systemów często wymaga analizowania wzorów w poszczególnych częstotliwościach światła pochodzącego z systemów i wykorzystywania ich do wyciągania wniosków na temat tego, co się w nich dzieje.
LB-1 ma jedno bardzo jasne źródło danych: całe światło wychodzące z normalnej gwiazdy B w układzie. Naukowcy mogą mierzyć swoje ruchy za pomocą efektu Dopplera, który wydłuża długości fal światła i wydaje się, że światło czerwienieje, gdy gwiazda oddala się od Ziemi, a następnie robi się nieco bardziej niebieska, gdy wraca w kierunku Ziemi. Naukowcy mogą śledzić ten efekt Dopplera w szeregu linii emisyjnych - szczególnie jasnych częstotliwościach promieniowania odpowiadających poszczególnym cechom gwiazdy.
W artykule Nature naukowcy odkryli inną linię emisji w układzie, linię Hα, która nie wydawała się pochodzić od normalnej gwiazdy. Odkryli, że wykazuje również łagodny efekt Dopplera, co sugeruje, że jego źródło trochę się poruszało, i sugerując, że prawdopodobnie pochodzi z dysku materiału wokół niewidzialnej czarnej dziury w układzie. W nowych pracach odkryto, że badaczom przyrody nie udało się w pełni rozplątać danych z jasnego źródła, gwiazdy i ciemnego źródła. To pozorne poruszenie w linii Hα było rodzajem iluzji stworzonej przez światło gwiazdy towarzyszącej i znika, gdy odpowiednio odejmiesz to źródło. Cokolwiek sprawia, że linia Hα wcale się nie porusza w stosunku do systemu.
„Po tym, jak zostało to wskazane, bardzo łatwo to zrozumieć - nie jest to nic niejasnego i myślę, że większość astronomów zrozumiałaby ten argument i zgodził się z tym” - Leo C. Stein, astrofizyk z University of Mississippi, który również nie był zaangażowany w żadne z nich dokumenty, powiedział Live Science.
Powiedział, że po zapoznaniu się z nowymi papierami jest „bardzo sceptycznie nastawiony” do pierwotnego twierdzenia gazety Nature o masie czarnej dziury.
Jeśli linia Hα nie porusza się, oznacza to jedną z dwóch rzeczy: University of California, Berkeley, astrofizyk Kareem El-Badry i Eliot Quataert napisali w swoim artykule, jedna z dwóch opublikowanych w arXiv, które zidentyfikowały problem Hα.
„Jedną z możliwych interpretacji jest to, że towarzyszem jest czarna dziura o jeszcze większej masie niż podano” - napisali.
Może czarna dziura ma tak olbrzymi rozmiar, że wydaje się, że wcale nie porusza się pod wpływem grawitacji gwiazdy towarzyszącej.
„Uważamy ten scenariusz za niezwykle mało prawdopodobny” - napisali.
Nie ma innych dowodów na istnienie tak dużej czarnej dziury w systemie.
Bardziej prawdopodobnym scenariuszem jest to, że system zawiera bardziej typową czarną dziurę mniej więcej w skali Słońca, a linia Hα pochodzi z innego źródła, jak przedstawiono w drugim artykule arXiv, od większego zespołu z Katholieke Universiteit Leuven i Royal Observatory, oba w Belgii.
Trzeci artykuł, opracowany przez zespół naukowców z Nowej Zelandii, Kanady i Australii, wskazał kilka innych problemów z artykułem Nature, w tym fakt, że autorzy prawdopodobnie źle ocenili odległość od systemu. To przekonujące, powiedział Stein, ale problem Hα stanowi znacznie prostszy problem.
System jest nadal interesujący, a El-Badry powiedział w tweecie, że nie może się doczekać, aby go bardziej szczegółowo zbadać. Ale pasuje bardziej do istniejących teorii astrofizyki, która z łatwością wyjaśnia mniejsze czarne dziury w tym obszarze kosmosu, ale usiłuje wyjaśnić, jak mogła powstać znacznie większa czarna dziura.
„To historia rozwoju nauki” - powiedział Faherty Live Science. „Naukowcy bardzo się zaintrygowali, ponieważ było to coś w rodzaju interesującego nacisku na to, co moglibyśmy rozważyć w naszej teorii ewolucji gwiazd. Ale nauka rozwija się również wtedy, gdy dokładnie sprawdzamy się nawzajem, i tak się stało w tym przypadku”.
