Tilsynelatende er det "monster black hole" som forskere fant ikke så uhyrlig. Men å finne feil og jobbe for å rette dem i hvordan vitenskapen presser seg frem.
I en fersk studie (en fagfellevurdert studie publisert 27. november) rapporterte et team av forskere funnet om det binære systemet LB-1, som inneholder en stjerne og, ifølge funnene, en kompis med svart hull 70 ganger massen av solen vår. Dette var store nyheter, en svart-hull i stjernemassen (svarte hull dannet av en stjernes gravitasjonskollaps) er vanligvis mindre enn halvparten av den enorme. Men mens studien, ledet av Jifeng Liu, fra National Astronomical Observatory of China (NAOC) fra det kinesiske vitenskapsakademiet var spennende, var det også feil.
Tre nye artikler kom ut denne uken som undersøkte funnene fra Lius studie på nytt, og disse studiene sier at LB-1s sorte hull ikke egentlig er så massivt.
Merkelige sorte hull
Sorte hull i stjernemasse blir typisk identifisert av de lyse røntgenutslippene som kommer fra gassen objektene anskaffer eller trekker inn fra deres følgesvenn-stjerner. Men det sorte hullet som er oppdaget i LB-1 er "ikke-interaksjon"; med andre ord, den får ikke bensin fra stjernen, så den kan ikke bli funnet gjennom lyse utslipp. Forskere tror at det er mange eksempler på denne typen sorte hull i universet, men fordi disse objektene er tøffe å se, er det få observasjoner som viser hvor mange som kan være der ute.
Så for å fastslå at systemet hadde et svart hull, måtte Lius team finne og studere objektet indirekte, ved å observere bevegelse i Doppler-skiftet til systemets stjerne og en dyp rød utslippslinje.
Under Doppler-fenomenet virker objekter som beveger seg mot Jorden blå, fordi lysbølgelengdene blir kortere, og røde når de beveger seg bort fra oss, fordi bølgelengdene blir lengre. Utslippslinjen, kjent som en H-alfa-utslippslinje, er en spektral linje, eller en mørk linje i et spekter. Spektrale linjer brukes ofte for å identifisere atomer eller molekyler, og denne spesifikke linjen er skapt av hydrogenelektroner. Lius team fullførte arbeidet under antakelse om at denne linjen kom fra akkresjonsskiven rundt det sorte hullet.
Ved å måle endringer i Doppler-skiftet, kunne forskere bestemme gjenstandenes hastighet og derfor deres masse. "Hvis stjernen og kameraten akselererte samme mengde, ville det bety at de hadde samme masse, og hvis man akselererer mye mindre, ville det være mye tyngre," University of California, Berkeley, astronomidoktorand Kareem El-Badry , sa en medforfatter på en av de tre artiklene som analyserte disse resultatene. Så, ved å måle den svingete bevegelsen til utslippet fra (hva Lius team antok var) det sorte hullet, bestemte Lius team at hastigheten til det sorte hullet må bety at det var ekstremt massivt for et svart hull i stjernemassen.
Hvis utslippet faktisk kom fra et svart hull og beveget seg som de rapporterte, ville det virkelig bety at det var et ekstremt massivt objekt i systemet, forklarte El-Badry.
Hovedproblemet med denne konklusjonen? Det viser seg at denne utslippslinjen, som bevegelsen fungerte som hovedbeviset for det foreslåtte ultramassive objektet, ikke vrikket. Faktisk var det ikke i bevegelse i det hele tatt, fant de nye papirene som omhandler Lius team sitt konklusjoner.
En dristig påstand
Du har kanskje hørt snakk de siste par ukene om et "umulig" svart hull i solmassen. I dagens dose med kaldt vann argumenterer vi for at dataene ble tolket feil, og det er ingen bevis for en uvanlig massiv BH. 1 / https://t.co/hWLhvaFK1F pic.twitter.com/FoEPifPegc 10. desember 2019
Påstanden om en merkelig massiv svart hullfunn slo El-Badry først som underlig, fordi denne typen svart hull aldri før har blitt observert med en slik masse. "Den første tanken min da papiret kom ut, er at dette er en så dristig påstand om at bevisene bedre er virkelig gode," sa El-Badry til Space.com. "Du bør alltid holde et åpent sinn, men i dette tilfellet var påstanden definitivt ekstraordinær, og bevisene var litt mer skjelven."
Det viktigste problemet El-Badry fant var at utslippslinjen bare så ut til å bevege seg; det var faktisk ikke vrikende.
El-Badry og Eliot Quataert, professor i astronomi og fysikk ved UC Berkeley, publiserte sin analyse på mandag (9. desember) til forhåndsutskriftsserveren arXiv. Deres papir er også sendt for publisering i tidsskriftet the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
En manglende absorpsjonslinje
Så, hvordan kan en utslippslinje bare "se ut til å bevege seg"? Vel, det skjedde rett og slett på toppen av en absorpsjonslinje, noe som skapte illusjonen.
For å forstå illusjonen, må du først vite hva en absorpsjonslinje er. De ytre atmosfæriske lagene som omgir stjerner, fungerer som et absorberende materiale for å absorbere lys som kommer fra stjernen. Så når forskere studerer spekteret av lys som kommer fra stjerner, kan de se absorpsjonslinjer, som er skapt av atomer i atmosfæren som overgår mellom atomtilstander.
Med stjernen i LB-1 var det en absorpsjonslinje "skjult" av utslippslinjen, sa El-Badry. En slik situasjon kan skape illusjonen om at utslippslinjen beveger seg, og gi utseendet til Doppler-skift, som El-Badry og forskerne bak de andre papirene forklarte og viste i studiene. Ved å trekke absorpsjonslinjen fra målinger av utslippslinjen, fant El-Badry og Quataert, som brukte de samme dataene for studien som Liu-teamet, at utslippslinjen ikke beveget seg i det hele tatt.
Uten bevegelsen av dette utslippet, forklarte Todd Thompson, professor i Institutt for astronomi ved Ohio State University, som ikke var involvert i noen av disse papirene, til Space.com, er det to mulige tolkninger. Enten er det andre objektet i systemet langt mer massivt enn noensinne har blitt observert (mer enn 70 solmasser), eller, mye mer sannsynlig, det kan bare være et svart hull i gjennomsnittsstørrelse i LB-1 og utslippslinjen kommer fra et annet sted, sa Thompson.
"Det er noe der. Det er rett og slett at det sannsynligvis bare er et vanlig svart hull i stjernemassen," sa Jackie Faherty, seniorforsker ved American Museum of Natural History i New York og en medvert for "StarTalk Radio," fortalte Space .com. Faherty var ikke involvert i noen av disse papirene.
Men fordi utslippslinjen sannsynligvis ikke kommer fra det sorte hullet, kan ikke forskere få et supernøyaktig estimat av det sorte hullets masse. Men analysen av El-Badrys team antyder at det sorte hullet sannsynligvis er mellom 5 og 20 solmasser, som, som de beskrev i papiret, "virker mest sannsynlige."
Oppdagelse ... bustet?
Det har kommet ut ytterligere to papirer som også behandler påstandene fra Lius team på nytt. En, en studie ledet av New Zealands teoretiske astronom J.J. Eldridge, som er publisert til arXiv, tok en teoretisk tilnærming til å analysere systemet. Forskere i den studien simulerte et stort bibliotek med forskjellige typer binære systemer for å se om forskerne kunne finne en binær som samsvarte med observasjonene rapportert for LB-1. De fant flere som kunne, men ingen med 70-solsmasse sorte hull.
Den andre studien, også publisert til arXiv, og ledet av Michael Abdul-Masih fra Institute of Astronomy ved universitetet KU Leuven i Belgia, tok en lignende tilnærming til El-Badrys. I stedet for å bruke de samme dataene som Lius team, samlet imidlertid disse forskerne sitt eget spekter av det binære systemet ved hjelp av et annet teleskop. De gjorde også simuleringer der de satte en absorpsjonslinje under en utslippslinje for å se om utslippet så ut til å bevege seg som det i LB-1 gjorde. I disse simuleringene fant teamet til Abdul-Masih at linjen så ut til å bevege seg frem og tilbake, noe som gir ytterligere bevis for at utslippslinjen i systemet bare ser ut som den beveger seg.
Innløsning for LB-1
"Det virket litt for spennende til å være sant," sa Faherty. Men, la hun til, "dette er også slik vitenskapen utvikler seg."
Faherty understreket at "Dette er OK for at denne typen ting skal skje ... Det er bare en korreksjon til et tidligere resultat ... det er OK å ha denne typen situasjoner," la hun til. "Vitenskap går videre og beveger seg fremover."
Disse oppfølgingsstudiene har gitt bevis på at den sekundære gjenstanden i LB-1 faktisk ikke er et ultramassivt svart hull. Imidlertid er det fortsatt et usedvanlig interessant objekt og verdt å studere videre, sa El-Badry.
Fordi det har vært så mye oppmerksomhet rundt den opprinnelige studien, inkludert med disse oppfølgingsanalysene, har det økt interessen for studiet av LB-1-systemet og systemer som det.
Ved å identifisere og studere ikke-samvirkende sorte hull som den som er assosiert med LB-1, kan forskere lære mer om disse unnvikende objektene. Selv om de er vanlige i verdensrommet, er de vanskelige å få øye på, fordi de ikke produserer lyse røntgenutslipp.
"Det er en veldig interessant tid å gå og lete etter disse ikke-interaksjonelle sorte hullene, og de har definitivt funnet et veldig interessant system," sa Thompson. Det er en "befolkning som må være der ute av sorte hull i stjernebinarer der det ikke er noe aktivt samspill mellom de to komponentene," la han til.
I tillegg kan det være interessant om forskere fortsetter å undersøke hvor nøyaktig denne H-alfa-utslippslinjen kommer fra. Avisene som undersøker LB-1 antyder "at det er mulig at sirkulært materiale kan redegjøre for det, men det er et lite mysterium ... det er OK å ha noe mysterium involvert i et resultat," sa Faherty.
Space.com nådde ut til Lius team for kommentar, og Liu sa at "Vi skriver et papir for å løse alle disse bekymringene." Han la til at teamet hans regner med at papiret vil være ute en gang neste uke.
- Hva er svarte hull?
- Black Hole Quiz: Hvor godt kjenner du naturens rare skapninger?
- Eureka! Forskere fotograferer et svart hull for første gang
