Zwodnicze odkrycie czarnej dziury rzuca światło na umieranie gwiazd, powstawanie czarnych dziur i fale grawitacyjne

W dziedzinie badań nad czarnymi dziurami zawsze dzieje się coś nowego i ekscytującego.

Albert Einstein opublikował swoją książkę po raz pierwszy wyjaśniając Ogólna teoria względności– co ma czarne dziury– W 1922. Sto lat później astronomowie zrobili prawdziwe zdjęcia Obrazy czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej. W niedawnym artykule badawczym zespół astronomów opisuje kolejne ekscytujące odkrycie: Pierwsza „uśpiona” czarna dziura Obserwowane poza galaktyką.

jestem astrofizykiem który badał czarne dziury – najgęstsze obiekty we wszechświecie – przez prawie dwie dekady. Obojętne czarne dziury to czarne dziury, które nie emitują żadnego wykrywalnego światła. Dlatego trudno jest znaleźć. To nowe odkrycie jest ekscytujące, ponieważ zapewnia wgląd w powstawanie i ewolucję czarnych dziur. Informacje te są niezbędne do zrozumienia fal grawitacyjnych, a także innych wydarzeń astronomicznych.

Czym dokładnie jest VFTS 243?

VFTS 243 to plik System binarny, co oznacza, że ​​składa się z dwóch ciał, które obracają się wokół wspólnego środka masy. Pierwszym obiektem jest plik bardzo gorąca niebieska gwiazda Jej masa jest 25 razy większa od masy Słońca, a druga to czarna dziura dziewięciokrotnie większa od Słońca. VFTS 243 znajduje się w Mgławicy Tarantula wewnątrz Wielkiego Obłoku Magellana, galaktyki satelitarnej Drogi Mlecznej zlokalizowanej Około 163 000 lat świetlnych od Ziemi.

Czarna dziura w VFTS 243 jest uważana za uśpioną, ponieważ nie emituje żadnego wykrywalnego promieniowania. Stanowi to wyraźny kontrast w stosunku do innych Systemy binarne w którym Wykryto silne promieniowanie rentgenowskie z czarnej dziury.

Czarna dziura ma około 54 kilometry średnicy i zmniejsza się przed aktywną gwiazdą, która jest około 200 000 razy masywniejsza. Oba obracają się szybko wokół wspólnego środka masy. Nawet w przypadku najpotężniejszych teleskopów system wydaje się widoczny jako pojedyncza niebieska kropka.

Poszukiwanie uśpionych czarnych dziur

Astronomowie uważają, że w Drodze Mlecznej i Wielkim Obłoku Magellana kryją się setki takich nierentgenowskich układów podwójnych czarnych dziur. Czarne dziury pojawiają się łatwiej, gdy są Usuwanie materii z gwiazdy towarzyszącejproces znany jako „karmienie”.

Karmienie powoduje powstanie dysku gazu i pyłu otaczającego czarną dziurę. Gdy materiał w dysku opada do wewnątrz w kierunku czarnej dziury, tarcie powoduje, że dysk akrecyjny nagrzewa się do milionów stopni. Te gorące dyski materii emitują ogromne ilości promieni rentgenowskich. Pierwszą czarną dziurą odkrytą w ten sposób jest słynna dziura Łabędź X-1 . System.

Astronomowie wiedzą o tym od lat VFTS 243 to system binarny, ale nie jest jasne, czy układ jest parą gwiazd, czy też tańcem między pojedynczą gwiazdą a czarną dziurą. Aby ustalić, który z nich był poprawny, zespół badający układ binarny wykorzystał technikę zwaną Widmowe usuwanie przeplotu. Technologia ta rozdziela światło z VFTS 243 na jego składowe długości fal, co jest podobne do tego, co dzieje się, gdy białe światło wpada do pryzmatu i powstają różne kolory.

Ta analiza wykazała, że ​​światło z VFTS 243 było Z jednego źródła, a nie z dwóch oddzielnych gwiazd. Przy braku wykrywalnego promieniowania emitowanego przez towarzysza gwiazdy jedynym możliwym wnioskiem było to, że drugim obiektem w układzie podwójnym była czarna dziura, a tym samym pierwsza uśpiona czarna dziura znaleziona poza Drogą Mleczną.

Dlaczego VFTS 243 jest tak ważny?

Większość czarnych dziur o masie mniejszej niż 100 Słońc powstaje w wyniku kolapsu masywnej gwiazdy. Kiedy tak się dzieje, często jest plik Potężna eksplozja znana jako supernowa.

Fakt, że czarna dziura w VFTS 243 jest w zasięgu orbita kołowa Z gwiazdą mocne dowody na to, że nie doszło do wybuchu supernowej, która w przeciwnym razie mogłaby nastąpić Kopnij czarną dziurę Zepsuty – a przynajmniej awaria orbity. Zamiast tego wygląda jak gwiazda protoplasta natychmiast upadł Aby utworzyć czarną dziurę bez eksplozji.

Masywna gwiazda w VFTS 243 przeżyje tylko kolejne 5 milionów lat – w mgnieniu oka w astronomicznych skalach czasowych. Śmierć gwiazdy powinna doprowadzić do powstania kolejnej czarnej dziury, zmieniając VFTS 243 w binarną czarną dziurę.

Do tej pory astronomowie wykryli prawie 100 zdarzeń, w których podwójne czarne dziury łączą się i wytwarzają fale w czasoprzestrzeni. Jednak nadal nie wiadomo, w jaki sposób tworzą się te podwójne systemy czarnych dziur, dlatego VFTS 243 i podobne, jeszcze nieodkryte systemy są tak istotne dla przyszłych badań. Natura może mieć poczucie humoru czarne dziury Są najciemniejszymi istotami, jakie istnieją i nie emitują światła, ale oświetlają nasze podstawowe zrozumienie wszechświata.

Ten artykuł został ponownie opublikowany z Rozmowa Na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.