Očitno tista "pošastna črna luknja", ki so jo ugotovili raziskovalci, navsezadnje ni tako pošastna. Toda iskanje napak in delo pri njihovem odpravljanju v tem, kako znanost teče naprej.
V nedavni študiji (strokovno pregledna študija, objavljena 27. novembra), je skupina znanstvenikov poročala o odkritju binarnega sistema LB-1, ki vsebuje zvezdo in po ugotovitvah spremljevalca črne luknje 70-krat večjo od mase našega sonca. To je bila glavna novica, črne luknje zvezdne mase (črne luknje, ki nastanejo zaradi gravitacijskega zrušitve zvezde) so običajno manjše od polovice. Toda čeprav je bila študija Nacionalnega astronomskega observatorija Kitajske (NAOC) Kitajske akademije znanosti, ki jo je vodil Jifeng Liu, navdušujoča, je bila tudi napačna.
Ta teden so izšli trije novi dokumenti, ki so ponovno preučili ugotovitve iz Liujeve študije, in te študije pravijo, da črna luknja LB-1 v resnici ni tako množična.
Čudne črne luknje
Črne luknje zvezdne mase običajno prepoznamo po svetlih emisijah rentgenskih žarkov, ki prihajajo iz plina, ki ga predmeti akumulirajo ali vlečejo iz svojih spremljevalnih zvezd. Toda črna luknja, opažena v LB-1, je "nedelujoča"; z drugimi besedami, ne pridobiva plina iz svoje zvezde, zato ga ni mogoče najti s svetlimi emisijami. Znanstveniki menijo, da je v vesolju veliko primerov te vrste črne luknje, a ker je te predmete težko opaziti, je malo opazk, ki bi lahko pokazale, koliko jih je morda zunaj.
Da bi ugotovili, da ima sistem črno luknjo, je morala Liujeva ekipa posredno najti in preučiti objekt z opazovanjem gibanja v Dopplerjevem premiku zvezde sistema in globoko rdeče emisijske črte.
Pod doplerskim pojavom se predmeti, ki se premikajo proti Zemlji, obarvajo modro, ker se svetlobne valovne dolžine krajšajo, ob odmiku od nas pa rdeče, ker se valovne dolžine daljšajo. Emisijska linija, znana kot emisijska črta H-alfa, je spektralna črta ali temna črta v spektru. Spektralne črte se pogosto uporabljajo za identifikacijo atomov ali molekul, to posebno linijo pa ustvarjajo vodikovi elektroni. Liujeva ekipa je svoje delo zaključila pod domnevo, da ta črta prihaja iz akrektorskega diska okoli črne luknje.
Z merjenjem sprememb v Dopplerjevem premiku so raziskovalci lahko določili hitrost predmetov in s tem njihovo maso. "Če bi zvezda in spremljevalec pospeševal enako količino, bi to pomenilo, da imata enako maso, in če eden pospešuje veliko manj, bi bilo veliko težje," je kalifornijska univerza v Berkeleyju, doktorica astronomije Kareem El-Badry , je dejal soavtor enega od treh dokumentov, ki analizira te rezultate. Tako je Liujeva ekipa pri merjenju vijugavega gibanja emisije, ki prihaja iz (kar je Liujeva ekipa ocenila) črne luknje, ugotovila, da mora biti hitrost črne luknje izjemno velika za črno luknjo z zvezdno maso.
Če bi emisija dejansko prišla iz črne luknje in se premikala, kot so poročali, bi to dejansko pomenilo, da je v sistemu izjemno masiven objekt, je pojasnil El-Badry.
Glavna težava s tem sklepom? Izkazalo se je, da ta emisijska cev, katere gibanje je služilo kot glavni dokaz za predlagani ultramasivni objekt, ni pomešala. V resnici se sploh ni premaknilo, so ugotovili novi dokumenti, ki obravnavajo sklepe Liujeve ekipe.
Krepka trditev
V zadnjih nekaj tednih ste morda slišali razgovore o "nemogoči" 70 črni luči sončne mase. V današnjem odmerku hladne vode trdimo, da so bili podatki napačno interpretirani in ni dokazov o nenavadno množičnem bh. 1 / https://t.co/hWLhvaFK1F pic.twitter.com/FoEPifPegc 10. december 2019
Trditev o nenavadno masivnem odkritju črne luknje je El-Badryja najprej zaznala kot čudno, saj tovrstne črne luknje še nikoli niso opazili s tako maso. "Moja prva misel, ko je izšel papir, je, da je to tako drzna trditev, da so dokazi boljši resnično dobri," je za Space.com povedal El-Badry. "Vedno bi se morali držati odprtega duha, toda v tem primeru je bila trditev vsekakor izredna in dokazi so bili nekoliko bolj pretresljivi."
Glavno vprašanje, ki ga je ugotovil El-Badry, je bilo, da se zdi, da se emisijski vod premika le; pravzaprav ni bilo mahanje.
El-Badry in Eliot Quataert, profesorja astronomije in fizike na UC Berkeley, objavili njihovo analizo v ponedeljek (9. decembra) na strežnik za tiskanje arXiv. Njihov prispevek je bil oddan tudi za objavo v reviji Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Manjkajoča črta absorpcije
Kako se torej lahko emisijski vod "le premika"? No, prav tako se je zgodilo, da se postavimo na vrh absorbcijske črte, kar je ustvarilo iluzijo.
Če želite razumeti iluzijo, morate najprej vedeti, kaj je absorpcijska linija. Zunanje atmosferske plasti, ki obdajajo zvezde, služijo kot absorbcijski material za absorpcijo svetlobe, ki prihaja iz zvezde. Torej, ko raziskovalci preučijo spekter svetlobe, ki prihaja od zvezd, lahko vidijo absorpcijske črte, ki jih ustvarijo atomi v atmosferi, ki prehajajo med atomska stanja.
Z zvezdo v LB-1 je obstajala absorbcijska linija, ki jo je "skrita" emisijska cev, je dejal El-Badry. Takšno stanje lahko ustvari iluzijo, da se emisijska cev premika, kar ustvarja Dopplerjev premik, kar so El-Badry in znanstveniki, ki stojijo za drugimi dokumenti, pojasnili in pokazali v študijah. S preprosto odštevanjem absorpcijske črte od meritev emisijske črte sta El-Badry in Quataert, ki sta za svojo študijo uporabila enake podatke kot Liujeva ekipa, ugotovila, da se emisijska črta sploh ne premika.
Brez gibanja te emisije je Todd Thompson, profesor na oddelku za astronomijo na ameriški univerzi Ohio, ki ni bil vključen v noben od teh prispevkov, pojasnil za Space.com, obstajata dve možni razlagi. Ali je drugi objekt v sistemu veliko bolj masiven kot doslej (veliko več kot 70 sončnih mas) ali pa je veliko večja verjetnost, da bi v LB-1 nastala črna luknja povprečne velikosti in izpušna linija prihaja iz nekje drugje, je rekel Thompson.
"Tam je nekaj. Verjetno je to le navadna črna luknja zvezdne mase," je za Space povedala Jackie Faherty, višja znanstvenica Ameriškega muzeja naravoslovnega muzeja v New Yorku in sovoditeljica programa "StarTalk Radio" .com Faherty ni bil vpleten v noben od teh prispevkov.
Ker pa emisijska črta verjetno ne prihaja iz črne luknje, raziskovalci ne morejo dobiti zelo natančne ocene mase črne luknje. Toda analiza ekipe El-Badry kaže, da je črna luknja najverjetneje med 5 in 20 sončnih mas, kar se, kot so opisali v svojem prispevku, "zdi najbolj verjetno".
Odkritje ... razgaljeno?
Izšla sta še dva dokumenta, ki prav tako preučujeta trditve Liujeve ekipe. Ena, študija, ki jo je vodil novozelandski teoretični astronom J.J. Eldridge, ki je bil objavljen v arXiv, je uporabil teoretični pristop k analizi sistema. Raziskovalci v tej študiji so simulirali veliko knjižnico različnih vrst binarnih sistemov, da bi videli, ali lahko znanstveniki najdejo dvojiško datoteko, ki se ujema z opažanji, poročanimi za LB-1. Našli so več, kar bi lahko, a nobenega s črnimi luknjami s 70-sončno maso.
Druga študija, ki je prav tako izšel pri arXiv, vodil pa ga je Michael Abdul-Masih z Inštituta za astronomijo na univerzi KU Leuven v Belgiji, podoben pristop kot El-Badry's. Toda namesto da bi uporabili iste podatke kot Liujeva ekipa, so ti raziskovalci z uporabo drugega teleskopa zbirali lasten spekter binarnega sistema. Naredili so tudi simulacije, v katerih so postavili absorpcijsko črto pod emisijsko cev, da bi videli, ali se zdi, da se emisija giblje kot tista v LB-1. V teh simulacijah je skupina Abdul-Masiha ugotovila, da se zdi, da se črta premika naprej in nazaj, kar je še dodatno dokazalo, da je emisijska črta v sistemu videti le, kot da se premika.
Odkup za LB-1
"Zdelo se mi je nekoliko preveč vznemirljivo, da bi bilo resnično," je dejal Faherty. Toda, je dodala, "to napreduje tudi znanost."
Faherty je poudarila, da je "to v redu, da se to zgodi. To je samo popravek prejšnjega rezultata ... v redu je takšno stanje," je dodala. "Znanost napreduje in gre naprej."
Te nadaljnje študije so pokazale, da sekundarni objekt v LB-1 v resnici ni ultrarasta, ultramasivna črna luknja. Vendar je to še vedno izjemno zanimiv predmet in ga je vredno še naprej preučiti, je dejal El-Badry.
Ker je bilo v prvotni študiji toliko pozornosti, tudi s temi nadaljnjimi analizami, se je povečalo zanimanje za preučevanje sistema LB-1 in podobnih sistemov.
Z identifikacijo in preučevanjem črnih lukenj, ki niso v interakciji, kot je tista, povezana z LB-1, lahko znanstveniki izvedo več o teh nedostopnih predmetih. Kot pravijo, da so v vesolju pogosti, jih je težko opaziti, saj ne proizvajajo svetlih rentgenskih žarkov.
"Zelo zanimiv je čas, da gremo iskati te nesorazmerne črne luknje in zagotovo so našli zelo zanimiv sistem," je dejal Thompson. Obstaja "populacija, ki mora biti zunaj črnih lukenj v zvezdnih binarnih datotekah, kjer med dvema komponentama ni aktivne interakcije," je dodal.
Poleg tega bi bilo lahko zanimivo, če znanstveniki še naprej raziskujejo, od kod natančno prihaja ta emisijska črta H-alfa. Dokumenti, ki preučujejo LB-1, kažejo, "da je možno, da bi to lahko opravili obrobni materiali, vendar je rahla skrivnost ... V redu je, da je pri tem nekaj skrivnosti," je dejal Faherty.
Space.com se je za komentar obrnil k Liujevi ekipi in Liu je dejal, da "pišemo dokument, ki bo reševal vse te pomisleke." Dodal je, da njegova ekipa pričakuje, da bo papir izšel nekje prihodnji teden.
- Kaj so črne luknje?
- Kviz o črni luknji: kako dobro poznate čudne stvaritve narave?
- Eureka! Znanstveniki prvič črno luknjo fotografirajo
