Naukowcy z Chin odkryli niewielką masę czarna dziura w nieuchwytnej luce masowej, co jest sprzeczne z wcześniejszym konsensusem naukowym.
Łącząc prędkość radialną i astrometrię, zidentyfikowali tę czarną dziurę w szerokim układzie podwójnym, kwestionując istniejące teorie na temat ewolucji układów podwójnych i powstawania czarnych dziur. To znaczące odkrycie nie tylko dodaje nowego członka do znanego zakresu mas czarnych dziur, ale także dostarcza kluczowych informacji na temat dynamiki układów podwójnych i ewolucji gwiazd.
Przełom w badaniach nad czarnymi dziurami
Chińscy badacze odkryli obiecującą czarną dziurę z przerwami masowymi, korzystając z prędkości radialnych i metod astrometrycznych. Badanie opublikowano w Internecie 10 września Astronomia przyrodnicza. Przeprowadził je zespół kierowany przez dr Song Wanga, naukowca stowarzyszonego z Narodowych Obserwatoriów Astronomicznych Chińskiej Akademii Nauk (NAOC).
W ciągu ostatnich sześciu dekad naukowcy odkryli dwa tuziny czarnych dziur o masach gwiazdowych za pomocą metod rentgenowskich. Rozkład mas tych czarnych dziur, głównie od pięciu do 25 mas Słońca, wskazuje na niedobór czarnych dziur o masach w zakresie od trzech do pięciu mas Słońca.
Luka masowa może być spowodowana specjalnymi mechanizmami podczas wybuchów supernowych, które zapobiegają tworzeniu się czarnych dziur w tym zakresie mas. Może to również wynikać z błędu obserwacyjnego, ponieważ układy podwójne, w tym czarne dziury o mniejszej masie, są łatwiej zakłócane przez kopnięcia urodzeniowe podczas eksplozji supernowych i dlatego są trudniejsze do wykrycia.
Odkrywanie ukrytych czarnych dziur
Chociaż ostatnie obserwacje fal grawitacyjnych przeprowadzone przez Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory ujawniły istnienie zwartych obiektów w tej przerwie masowej, kwestia, czy małomasywne czarne dziury mogą istnieć w układach podwójnych, pozostaje przedmiotem debaty. Oczekiwano, że taki układ nie będzie oddziaływać i nie będzie emitował promieniowania rentgenowskiego, w związku z czym można będzie go szukać przy użyciu metod prędkości radialnych i astrometrii.
Pionierskie odkrycie
Wykorzystując spektroskopię uzyskaną z wieloobiektowego teleskopu spektroskopowego światłowodowego dużego obszaru nieba (LAMOST) i dane astrometryczne z Gaia, w ramach tego badania przeprowadzono poszukiwania układów podwójnych zawierających zwarte elementy.
Naukowcy odkryli ciemny obiekt o małej masie, zlokalizowany w układzie podwójnym G3425. Widoczna gwiazda to czerwony olbrzym o masie około 2,7 masy Słońca, podczas gdy masa ciemnego obiektu wynosi około 3,6 masy Słońca, a zakres mas wynosi od 3,1 do 4,4 mas Słońca. Oprócz czerwonego olbrzyma nie dochodzi do niego żaden inny element układu, co dowodzi, że ciemny towarzysz jest czarną dziurą, której masa mieści się w szczelinie masowej.
Implikacje dla astrofizyki
Co więcej, G3425 to szeroki układ podwójny wykazujący okres orbitalny wynoszący około 880 dni i ekscentryczność bliską zera. Naukowcom trudno było wyjaśnić jego powstawanie na podstawie standardowych binarnych procesów ewolucyjnych. W rezultacie powstanie tej zaskakująco szerokiej orbity kołowej podważa obecne teorie ewolucji układów podwójnych i eksplozji supernowych.
Badanie pokazuje, że połączenie prędkości radialnej i astrometrii może skutecznie wykrywać spokojne, zwarte obiekty w układach podwójnych. Ten intrygujący układ silnie sugeruje istnienie układów podwójnych zawierających czarne dziury o małej masie i może dostarczyć nowych informacji na temat powstawania i ewolucji układów podwójnych.
Odniesienie: „Potencjalna czarna dziura z przerwami masowymi w szerokim układzie podwójnym z orbitą kołową” autorstwa Song Wang, Xinlin Zhao, Fabo Feng, Hongwei Ge, Yong Shao, Yingzhen Cui, Shijie Gao, Lifu Zhang, Pei Wang, Xue Li, Zhongrui Bai, Hailong Yuan, Yang Huang, Haibo Yuan, Zhixiang Zhang, Tuan Yi, Maosheng Xiang, Zhenwei Li, Tanda Li, Junbo Zhang, Meng Zhang, Henggeng Han, Dongwei Fan, Xiangdong Li, Xuefei Chen, Zhengwei Liu, Xiangcun Meng , Qingzhong Liu, Haotong Zhang, Wei-Min Gu i Jifeng Liu, 10 września 2024 r., Astronomia przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41550-024-02359-9
