Astronomer har vært fascinert av kuleklynger helt siden de ble første gang observert på 1600-tallet. Disse sfæriske stjernesamlingene er blant de eldste kjente stjernersystemene i universet, som dateres tilbake til det tidlige universet da galakser bare begynte å vokse og utvikle seg. Slike klynger kretser rundt sentrum for de fleste galakser, med over 150 kjent for å tilhøre Melkeveien alene.
En av disse klyngene er kjent som NGC 3201, en klynge som ligger omtrent 16 300 lysår unna i den sørlige stjernebildet Vela. Ved hjelp av ESOs Very Large Telescope (VLT) ved Paranal Observatory i Chile studerte et team av astronomer nylig denne klyngen og merket noe veldig interessant. I følge studien de ga ut, ser det ut til at denne klyngen har et svart hull innebygd i seg.
Studien dukket opp i Månedlige merknader fra Royal Astronomical Society under tittelen "En løsrevet stjernemasse kandidat i svart hull i den kuleklyngen NGC 3201". Studien ble ledet av Benjamin Giesers fra Georg-August-universitetet i Göttingen og inkluderte medlemmer fra Liverpool John Moores University, Queen Mary University of London, Leiden Observatory, Institute of Astrophysics and Space Sciences, ETH Zurich og Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP).
For studiens skyld stolte teamet på Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) instrumentet på VLT for å observere NGC 3201. Dette instrumentet er unikt på grunn av måten det lar astronomer måle bevegelsene til tusenvis av langt borte stjerner samtidig . I løpet av observasjonene fant teamet ut at en av klyngens stjerner ble slengt rundt i hastigheter på flere hundre kilometer i timen og med en periode på 167 dager.
Som Giesers forklarte i en ESOs pressemelding:
“Det gikk i bane rundt noe som var helt usynlig, som hadde en masse mer enn fire ganger solen - dette kunne bare være et svart hull! Den første som finnes i en kuleklynge ved direkte å observere gravitasjonstrekket.”
Dette funnet var ganske uventet, og utgjør første gang astronomer har vært i stand til å oppdage et inaktivt svart hull i hjertet av en kuleklynge - noe som betyr at det for øyeblikket ikke er anskaffende materie eller omgitt av en glødende skive av gass. De var også i stand til å estimere det sorte hullets masse ved å måle stjernens bevegelser rundt den og dermed ekstrapolere det enorme gravitasjonstrekket.
Fra de observerte egenskapene bestemte teamet at den raskt bevegelige stjernen er omtrent 0,8 ganger massen til vår sol og massen til dets svarthulls motpart til å være rundt 4,36 ganger solens masse. Dette setter det i kategorien “stellar-mass black black”, som er stjerner som overskrider maksimal massegodtgjørelse for en nøytronstjerne, men som er mindre enn supermassive black holes (SMBH) - som finnes i sentrum for de fleste galakser.
Dette funnet er svært betydelig, og ikke bare fordi det var første gang at astronomer har observert et stjernemasse svart hull i en kuleklynge. I tillegg bekrefter det hva forskere har mistenkt i noen år nå, takket være nyere radio- og røntgenundersøkelser av kuleklynger og påvisning av gravitasjonsbølgesignaler. I utgangspunktet indikerer det at sorte hull er mer vanlig i kuleklynger enn tidligere antatt.
"Inntil nylig ble det antatt at nesten alle sorte hull ville forsvinne fra kuleklynger etter kort tid og at systemer som dette ikke engang skulle eksistere!" sa Giesers. “Men dette er tydeligvis ikke tilfelle - oppdagelsen vår er den første direkte påvisningen av gravitasjonseffektene av et svart hull i en masse i en kuleklynge. Dette funnet hjelper med å forstå dannelsen av kuleklynger og utviklingen av sorte hull og binære systemer - avgjørende for å forstå gravitasjonsbølgekilder. "
Dette funnet var også betydelig gitt at forholdet mellom sorte hull og kuleklynger fortsatt er en mystisk, men svært viktig. På grunn av deres høye masser, kompakte volumer og store aldre, tror astronomer at klynger har produsert et stort antall stjernemasse sorte hull i løpet av universets historie. Denne oppdagelsen kunne derfor fortelle oss mye om dannelsen av kuleklynger, sorte hull og opprinnelsen til gravitasjonsbølgebegivenheter.
Og husk å glede deg over denne ESO-podcasten som forklarer den nylige oppdagelsen:
