En helt ny klasse av sorte hull lurer kanskje i universet, og disse kan være langt tynnere enn hva forskere har funnet før, ifølge nye funn.
Svarte hull er enorme himmelske gjenstander som surrer opp alt som kommer for nær; ikke engang lys kan unnslippe et svart hulls intense gravitasjonsgrep. Jakten på sorte hull, små og store - som de supermassive som sitter i sentrum av de fleste galakser, inkludert våre egne - hjelper forskere til å brette sammen hvordan universet fungerer og skaper en fortelling for stjernenes liv og død.
Det er fordi sorte hull er likene til det som tidligere var massive stjerner som gjennomgikk en eksplosiv død og til slutt kollapset inn på seg selv. Den eksplosive døden og påfølgende kollaps av stjerner kan danne to forskjellige gjenstander. Hvis den opprinnelige stjernen er massiv nok, vil denne eksplosjonen gi et svart hull, men hvis det ikke er det, vil liket i stedet danne en liten, tett gjenstand kjent som en nøytronstjerne.
Astronomer søker vanligvis etter disse svarte hullene i vår egen galakse ved å måle røntgenstråler som sendes ut når sorte hull sifoner materiale fra stjerner i nærheten. I fjerne galakser, derimot, ser forskere etter gravitasjonsbølger produsert ved sammenslåing av to sorte hull eller fra en kollisjon av nøytronstjerner.
Men en gruppe forskere lurte på om det kan være relativt sorte hull med lav masse som ikke avgir de røntgenstrålesignalene fra andre sorte hull. Slike hypotetiske sorte hull ville sannsynligvis eksistere i et binært system med en annen stjerne, selv om de ville bane langt nok borte fra denne stjernen til at de ikke ville spise mye fra sin stjernekompis; som sådan, antok forskerne, disse små sorte hullene ville ikke gi fra seg detekterbare røntgenstråler, og det ville forbli usynlig for astronomer, sa Todd Thompson, professor i astronomi ved Ohio State University og hovedforfatter av studien som la ut nye funn.
"Vi er ganske sikre på at det må være mange, mange av disse sorte hullene i binære systemer med stjerner der ute i galaksen, bare at vi ikke har funnet dem fordi de er vanskelige å finne," sa Thompson til Live Science. Men "det er alltid interessant å prøve å finne ting som ikke kan sees."
Thompson og hans kolleger lette etter bevis for disse svarte hullene i de foreslåtte gjenstandenes stjernekamerater. Forskerne kjemmet gjennom data fra Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE) som hadde informasjon om lysspekteret - de forskjellige bølgelengdene til energi produsert av et objekt - fra over 100 000 stjerner i vår galakse.
Informasjonen fra denne undersøkelsen avdekket skiftende spektra, eller bølgelengder av lys, fra hver av disse stjernene. Hvis forskerne la merke til endringer i disse spektraene - et skifte mot blåere bølgelengder eller et skifte til rødere bølgelengder, for eksempel - kan det bety at en bestemt stjerne gikk i bane rundt en usett følgesvenn. Etter å ha gjort denne analysen, så forskerne på lysstyrkeendringene til en undergruppe av stjerner som kunne være i bane rundt svarte hull, ved hjelp av data fra en annen undersøkelse kalt All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN). De søkte etter stjernene som ble lysere og dempet, mens de også var rødt og blåskiftet.
Slik oppdaget forskerne en massiv mørk gjenstand som låst i en gravitasjonsfamilie med en raskt roterende gigantstjerne omtrent 10 000 lysår borte helt til fjernsynet av galaksen vår, nær stjernebildet Auriga. Forskerne anslår massen til denne gjenstanden til å være rundt 3,3 ganger solen vår, for massiv til å være en nøytronstjerne og ikke massiv nok sammenlignet med noe kjent svart hull.
Den mest massive nøytronstjernen som forskerne kjenner til, er 2,1 ganger massen til solen vår, mens det minst massive sorte hullet som er kjent er omtrent fem til seks ganger massen til solen vår, sa Thompson. Imidlertid er det nyvunne objektets nedre massegrense - den laveste massen dette objektet kan være - 2,6 ganger massen til solen vår, noe som astronomene mener er den øvre grensen for hvor massive nøytronstjerner teoretisk kan få. Noe mer massivt enn det, og nøytronstjernen ville kollapse i et svart hull.
Så denne mørke, mystiske gjenstanden "kan være den mest massive nøytronstjernen noensinne blitt sett," rett ved grensen etter hvilken den ikke kan eksistere, sa Thompson. "Jeg ville faktisk vært enda mer spent hvis det var sant." Men mer enn sannsynlig er det det antatte, men aldri tidligere oppdagede, relativt svarte hullet med lav masse, la han til.
Dejan Stojkovic, kosmolog og professor i fysikk ved universitetet ved Buffalo College of Arts and Sciences som ikke var involvert i forskningen, var enig. "Dette er mest sannsynlig et svart hull," fordi det er for massivt til å være en nøytronstjerne, med mindre det er en slags uvanlig stjerne, sa Stojkovic til Live Science. "Funnet høres veldig rimelig ut", men ikke uventet, da astronomer vet at det eksisterer sorte hull med lavere masse.
Thompson sa at han ser frem til fremtidige funn, for eksempel informasjon om skråningen av stjernens bane rundt den mørke gjenstanden som Det europeiske romfartsorganets Gaia-romfartøy kan samle i et kommende oppdrag. Dette kan hjelpe forskere til å måle massen til den mørke gjenstanden mer presist.
Funnene ble publisert i går (31. oktober) i tidsskriftet Science.
