Очевидно тази „чудовищна черна дупка“, която изследователите откриха, не е чак толкова чудовищна. Но намирането на грешки и работа за тяхното коригиране в начина, по който науката се тласка напред.
В скорошно проучване (партньорско рецензирано проучване, публикувано на 27 ноември), екип от учени съобщи за откриването на двоичната система LB-1, която съдържа звезда и, според откритията, спътник с черна дупка, 70 пъти по-голяма от масата на нашето слънце. Това беше основна новина, черните дупки на звездна маса (черните дупки, образувани от гравитационния срив на звезда) обикновено са по-малко от половината от масивните. Но докато проучването, ръководено от Джифенг Лю, от Националната астрономическа обсерватория на Китай (NAOC) на Китайската академия на науките, беше вълнуващо, то също беше погрешно.
През тази седмица излязоха три нови документа, които преразгледаха резултатите от проучването на Лю и тези проучвания казват, че черната дупка на LB-1 всъщност не е толкова мащабна.
Странни черни дупки
Черните дупки на звездна маса обикновено се идентифицират по ярките рентгенови емисии, които идват от газа, който обектите аккретират или изтеглят от своите придружителни звезди. Но черната дупка, забелязана в LB-1, е "не взаимодействаща"; с други думи, той не отделя газ от своята звезда, така че не може да бъде открит чрез ярки емисии. Учените смятат, че има много примери за този тип черна дупка във Вселената, но тъй като тези обекти са трудни за забелязване, има малко наблюдения, които да покажат колко точно може да има там.
И така, за да установят, че системата има черна дупка, екипът на Лю трябваше да открие и изучи обекта косвено, като наблюдава движението в доплеровото изместване на звездата на системата и дълбоко-червена емисионна линия.
Под явлението Доплер обектите, които се движат към Земята, изглеждат сини, защото дължините на светлинните вълни стават все по-къси, а червените, когато се отдалечават от нас, защото дължините на вълните стават по-дълги. Емисионната линия, известна като Н-алфа емисионна линия, е спектрална линия или тъмна линия в спектър. Спектралните линии често се използват за идентифициране на атоми или молекули и тази специфична линия се създава от водородни електрони. Екипът на Лю завърши работата си под презумпцията, че тази линия идва от акредиращия диск около черната дупка.
Чрез измерване на промените в доплеровата смяна изследователите биха могли да определят скоростта на обектите и следователно тяхната маса. "Ако звездата и спътникът ускоряват една и съща сума, това би означавало, че имат една и съща маса, а ако човек ускорява много по-малко, би било много по-тежко", Калифорнийският университет в Бъркли, докторант по астрономия Карим Ел-Бадри , съавтор на един от трите доклада, анализиращи тези резултати, каза. И така, измервайки движението на трептене на емисиите, идващи от (това, което екипът на Лиу прие, че е) черната дупка, екипът на Лю определи, че скоростта на черната дупка трябва да означава, че е изключително масивна за черна дупка със звездна маса.
Сега, ако всъщност емисиите идваха от черна дупка и се движеха, както съобщаваха, това наистина би означавало, че в системата има изключително масивен обект, обясни Ел-Бадри.
Основният проблем с това заключение? Оказва се, че тази емисионна линия, чието движение е послужило като основно доказателство за предложения ултрамасивен обект, не се е клатушкало. Всъщност изобщо не се движи, откриха новите документи, насочени към заключенията на екипа на Лиу.
Смело искане
Може би сте чували да говорите през последните няколко седмици за „невъзможна“ черна дупка със 70 слънчеви маси. В днешната доза студена вода твърдим, че данните са интерпретирани погрешно и няма данни за необичайно масивна БХ. 1 / https://t.co/hWLhvaFK1F pic.twitter.com/FoEPifPegcдекември 10, 2019
Твърдението за странно масивно откриване на черна дупка за пръв път удари Ел-Бадри като странно, защото този тип черна дупка никога досега не е наблюдавана с такава маса. „Първата ми мисъл, когато излезе вестникът, е, че това е толкова смело твърдение, че по-добре доказателствата да бъдат наистина добри“, казва Ел-Бадри пред Space.com. "Винаги трябва да държите открито, но в този случай твърдението определено беше извънредно и доказателствата бяха малко по-разклатени."
Основният проблем, който откри Ел-Бадри, беше, че линията на емисиите изглежда само се движи; всъщност не се клатеше.
El-Badry и Eliot Quataert, професор по астрономия и физика в UC Berkeley, публикува техния анализ в понеделник (9 декември) на сървъра за предпечат arXiv. Документът им също е изпратен за публикуване в списанието „Месечните известия на Кралското астрономическо дружество“.
Липсваща линия на абсорбция
И така, как може да изглежда, че емисионната линия само "се движи"? Е, просто така се случи да се подреди на върха на абсорбираща линия, което създаде илюзията.
За да разберете илюзията, първо трябва да знаете каква е абсорбционната линия. Външните атмосферни слоеве, заобикалящи звезди, служат като абсорбиращ материал за абсорбиране на светлина, идваща от звездата. Така че, когато изследователите изучават спектъра на светлината, идваща от звезди, те могат да видят абсорбционни линии, които са създадени от атоми в атмосферата, преминаваща между атомни състояния.
Със звездата в LB-1 имаше абсорбираща линия, „скрита“ от емисионната линия, каза Ел-Бадри. Подобна ситуация може да създаде илюзията, че емисионната линия се движи, създавайки появата на Доплерово изместване, което Ел-Бадри и учените зад останалите документи обясниха и показаха в проучванията. Като просто се извади абсорбционната линия от измерванията на емисионната линия, El-Badry и Quataert, които използваха същите данни за своето проучване, както и екипът на Liu, установиха, че емисионната линия изобщо не се движи.
Без движението на тази емисия, Тод Томпсън, професор в катедрата по астрономия в държавния университет в Охайо, който не е участвал в нито един от тези документи, обясни пред Space.com, има две възможни интерпретации. Или вторият обект в системата е далеч по-масивен, отколкото някога е наблюдаван (по-малко от 70 слънчеви маси), или, много по-вероятно, може да има просто черна дупка със среден размер в LB-1 и емисионната линия идва от някъде другаде, каза Томпсън.
"Има нещо там. Просто е вероятно да става въпрос само за обикновена черна дупка със звездна маса", каза за Space Джаки Фахърти, старши учен в Американския музей по естествена история в Ню Йорк и съ-домакин на "StarTalk Radio" .com. Фахърти не е участвал в нито един от тези документи.
Въпреки това, тъй като емисионната линия вероятно не идва от черната дупка, изследователите не могат да получат супер точна оценка на масата на черната дупка. Но анализът на екипа на Ел-Бадри предполага, че черната дупка е най-вероятно между 5 и 20 слънчеви маси, което, както са описали в своята статия, „изглежда най-правдоподобно“.
Откритие ... пропаднало?
Излязоха две допълнителни документи, които също преразглеждат твърденията на екипа на Лиу. Едно, проучване, ръководено от новозеландския теоретичен астроном J.J. Елдридж, която е публикувана в arXiv, предприе теоретичен подход за анализ на системата. Изследователите в това проучване симулират голяма библиотека от различни видове двоични системи, за да видят дали учените могат да намерят двоичен файл, който съответства на наблюдаваните наблюдения за LB-1. Намериха няколко, които биха могли, но нито един със черни дупки със слънчева маса със 70 слънчеви лъчи.
Другото проучване, публикувана също в arXiv и ръководена от Майкъл Абдул-Масих от Института по астрономия в университета KU Leuven в Белгия, използва подобен подход като този на El-Badry's. Въпреки това, вместо да използват същите данни като екипа на Лиу, тези изследователи събраха свой собствен спектър на двоичната система, използвайки различен телескоп. Те също направиха симулации, при които поставиха абсорбираща линия под емисионната линия, за да видят дали емисиите изглежда се движат както тази в LB-1. При тези симулации екипът на Абдул-Масих установи, че линията изглежда се движи напред-назад, предоставяйки допълнителни доказателства, че емисионната линия в системата изглежда само сякаш се движи.
Изкупуване за LB-1
„Изглеждаше малко твърде вълнуващо, за да е истина“, каза Фахърти. Но, добави тя, „това е и начинът, по който науката напредва“.
Фахърти подчерта, че "Това е наред, за да се случат подобни неща ... Това е просто корекция на предишен резултат ... добре е да има такъв тип ситуация", добави тя. "Науката напредва и се движи напред."
Тези последващи проучвания предоставиха доказателство, че вторичният обект в LB-1 всъщност не е ултрарезна, ултрамасивна черна дупка. Въпреки това, той все още е изключително интересен обект и си струва да се проучи по-нататък, каза Ел-Бадри.
Тъй като е имало толкова много внимание на първоначалното проучване, включително с тези последващи анализи, той е засилил интереса към изследването на LB-1 системата и подобни системи.
Чрез идентифициране и изучаване на невзаимодействащи черни дупки като тази, свързана с LB-1, учените могат да научат повече за тези неуловими обекти. Казват, че са често срещани в космоса, те са трудни за забелязване, защото не произвеждат ярки рентгенови емисии.
„Много е интересно време да потърсите тези не взаимодействащи черни дупки и те определено са намерили много интересна система“, каза Томпсън. Има "популация, която трябва да е там от черни дупки в звездни двоични файлове, където няма активно взаимодействие между двата компонента", добави той.
Освен това може да бъде интересно, ако учените продължат да изследват откъде точно идва тази емисионна линия на Н-алфа. Документите, преразглеждащи LB-1, предполагат, че "е възможно циркулационните материали да могат да го отчетат, но това е лека загадка ... добре е да има някаква загадка, включена в резултат", каза Фахърти.
Space.com се обърна към екипа на Лю за коментар и Лю каза, че „Ние пишем документ, който да отговори на всички тези проблеми“. Той добави, че екипът му очаква тази хартия да излезе някъде следващата седмица.
- Какво представляват черните дупки?
- Тест за черна дупка: колко добре познавате най-странните творения на природата?
- Еврика! Учените за първи път снимат черна дупка
