211service.com
Det første sorte hullet som noen gang er oppdaget er mer massivt enn vi trodde
En kunstners illustrasjon av Cygnus X-1 sorte hull og stjerne. Internasjonalt senter for radioastronomiforskning
Einstein spådde først eksistensen av sorte hull da han publiserte sin generelle relativitetsteori i 1916, og beskrev hvordan tyngdekraften former romtidens struktur. Men astronomer oppdaget ikke en før i 1964, rundt 6070 lysår unna i Cygnus-konstellasjonen. Geigertellere som ble skutt ut i verdensrommet oppdaget kosmiske røntgenstråler fra en region kalt Cygnus X-1. (Vi vet nå at de kosmiske strålene produseres av sorte hull. Den gang var forskerne uenige om hva det var: Stephen Hawking satset som kjent fysiker Kip Thorne på at dette signalet ikke var fra et svart hull, men han innrømmet i 1990.)
Nå, rundt 57 år senere, har forskere lært at det sorte hullet ved Cygnus X-1 er mye mer massivt enn først antatt – noe som tvinger oss til å tenke på nytt på nytt hvordan sorte hull dannes og utvikler seg. Denne gangen ble observasjonene tatt fra jordoverflaten.
Til en viss grad var resultatet serendipitalt, sier James Miller-Jones fra International Center for Radio Astronomy Research ved Curtin University i Australia, hovedforfatter av den nye studien, publisert i Science . Vi hadde i utgangspunktet ikke satt oss for å måle avstanden og sorte hulls masse på nytt, men da vi hadde analysert dataene våre, innså vi det fulle potensialet.
Svarte hull er gjenstander så massive at ikke engang lys, enn si fysisk materie, er ment å unnslippe gravitasjonskraften. Men noen ganger spyr man på uforklarlig vis stråler av stråling og ionisert materie ut i verdensrommet. Miller-Jones og teamet hans ønsket å undersøke hvordan materie blir sugd inn i og utstøtt fra sorte hull, så de tok en nærmere titt på Cygnus X-1.
De observerte det sorte hullet i seks dager ved å bruke Very Long Baseline Array, et nettverk av 10 radioteleskoper plassert over Nord-Amerika fra Hawaii til Jomfruøyene. Oppløsningen er sammenlignbar med hva som kreves for å oppdage et 10-centimeters objekt på månen, og det er den samme teknikken som Event Horizon Telescope brukte til å ta det første bildet av et svart hull .
Ved å bruke en kombinasjon av målinger som involverer radiobølger og temperaturer, modellerte teamet de nøyaktige banene til både Cygnus X-1s sorte hull og den massive superkjempestjernen HDE 226868 (de to objektene går i bane rundt hverandre). Å kjenne banene til hvert objekt tillot teamet å ekstrapolere massene deres - i tilfellet med det sorte hullet, 21 solmasser, som er omtrent 50 % mer enn en gang antatt.
Massen av sorte hull avhenger av noen få faktorer, spesielt størrelsen på stjernen som kollapset inn i det sorte hullet og mengden masse som eroderer bort i form av stjernevind. Varmere og lysere stjerner har en tendens til å produsere mer flyktige stjernevinder, og de har også en tendens til å være tyngre. Så jo mer massiv en stjerne er, jo mer utsatt er den for å miste masse via stjernevind før og under kollapsen, noe som resulterer i et lettere sort hull.
Men generelt trodde forskerne at stjernevindene i Melkeveien var sterke nok til å begrense massen av sorte hull til ikke mer enn 15 solmasser, uavhengig av hvor store stjernene opprinnelig var. De nye funnene opphever klart disse estimatene.
Å finne et svart hull som var betydelig mer massivt enn denne grensen, forteller oss at vi må revidere modellene våre for hvor mye masse de største stjernene mister i stjernevind i løpet av livet, sier Miller-Jones. Det kan bety at stjernevindene som beveger seg gjennom Melkeveien er mindre kraftige enn vi trodde, eller at stjernene bløder masse på andre måter. Eller det kan bety at sorte hull oppfører seg på mer uberegnelige måter enn vi er i stand til å forutse.
Teamet planlegger å følge opp med flere observasjoner av Cygnus X-1. Andre instrumenter, som den planlagte Square Kilometer Array i Australia og Sør-Afrika, kan gi bedre utsikt over dette og andre nærliggende sorte hull. Det kan være alt fra 10 millioner til en milliarder svarte hull i Melkeveien, og å studere minst noen flere av dem kan bidra til å oppklare dette mysteriet.