Pressmeddelande

Det mest massiva svarta hålet som har bildats av en stjärna har hittats

16 april 2024, Skurup

Astronomer har identifierat det mest massiva svarta hålet som har bildats av en stjärna hittills i vår galax. Det svarta hålet upptäcktes i data från Europeiska rymdorganisationen ESA:s Gaiasatellit genom att det orsakar en svängande rörelse hos en stjärna som kretsar kring det. Data från Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope (ESO:s VLT) och andra markbaserade observatorier har använts för att verifiera det svarta hålet, som är hela 33 gånger mer massivt än solen.

Svarta hål bildas vid kollapsen av massiva stjärnor, och de som tidigare har identifierats i Vintergatan är i genomsnitt cirka 10 gånger så massiva som solen. Även det näst mest massiva svarta hålet från en stjärna som är känt i vår galax, Cygnus X-1, når bara 21 solmassor, vilket gör detta nya svarta hål med 33 solmassor exceptionellt [1].

Anmärkningsvärt nog är detta svarta hål också väldigt nära oss - bara 2 000 ljusårs bort i stjärnbilden Örnen, och därmed det näst närmaste kända svarta hålet vi känner till. Det svarta hålet, med beteckningen Gaia BH3 eller BH3, hittades när forskare granskade Gaiaobservationer inför en kommande publicering av nya data. "Ingen förväntade sig att hitta ett svart hål med stor massa i närheten av oss, som hittills hade undgått upptäckt", säger Gaiaforskaren Pasquale Panuzzo, astronom vid Observatoire de Paris, en del av Frankrikes nationella centrum för vetenskaplig forskning (CNRS). "Detta är en typ av upptäckt som du bara gör en gång under din forskarkarriär."

För att bekräfta sin upptäckt använde Gaiakollaborationen data från markbaserade observatorier, inklusive från UVES-instrumentet (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) på ESO:s VLT i Chiles Atacamaöken [2]. Dessa observationer avslöjade viktiga egenskaper hos stjärnkompanjonen, vilket gjorde det möjligt för astronomerna att tillsammans med Gaiadata exakt bestämma massan för BH3.

Astronomer har tidigare hittat liknande massiva svarta hål utanför vår galax (med en annan detekteringsmetod) och har byggt teorier som säger att så massiva svarta hål bara kan bildas vid kollapsen av stjärnor med mycket liten andel grundämnen tyngre än väte och helium. Dessa så kallade metallfattiga stjärnor tros förlora mindre av sin massa under sin livstid än mer metallrika stjärnor, och har därför mer tillgänglig materia för att producera svarta hål med hög massa vid sin död. Men bevis som direkt kopplar metallfattiga stjärnor till massiva svarta hål har hittills saknats.

Dubbelstjärnor tenderar att ha liknande sammansättning, vilket betyder att BH3:s följeslagare rymmer viktiga ledtrådar om den stjärna som tidigare kollapsade och bildade det exceptionellt massiva svarta hålet. UVES-data visade att följeslagaren var en mycket metallfattig stjärna, vilket tyder på att stjärnan som kollapsade för att bilda BH3 också var metallfattig – precis som teorierna förutsagt.

Forskningsstudien, ledd av Panuzzo, publiceras i dag i Astronomy & Astrophysics. "Vi tog det exceptionella steget att publicera dessa resultat baserat på preliminära data inför den kommande publiceringen av Gaiadata på grund av den unika upptäckten", säger medförfattaren Elisabetta Caffau, även hon Gaiaforskare vid CNRS Observatoire de Paris. Att göra datan tillgänglig tidigt gör det möjligt för andra astronomer att börja studera detta svarta hål nu, utan att behöva vänta på den fullständiga datapubliceringen från Gaia som planeras till tidigast i slutet av 2025.

Ytterligare observationer av detta system kan avslöja mer om dess historia och om det svarta hålet. GRAVITY-instrumentet på ESO:s VLT Interferometer kan till exempel hjälpa astronomer att ta reda på om detta svarta hål drar till sig materia från sin omgivning och därmed bättre förstå detta spännande objekt.

Noter

[1] Gaia BH3 är inte det mest massiva svarta hålet i vår galax – den titeln innehar Sagittarius A*, det supermassiva svarta hålet i Vintergatans centrum som har ungefär fyra miljoner gånger solens massa. Men Gaia BH3 är det mest massiva svarta hålet som är känt i Vintergatan som har bildats vid kollapsen av en stjärna.

[2] Förutom UVES på ESO:s VLT byggde studien på data från HERMES-spektrografen vid Mercatorteleskopet på La Palma (Spanien) som drivs av Leuven University, Belgien, i samarbete med observatoriet vid universitetet i Genève, Schweiz, och högprecisionsspektrografen SOPHIE vid Observatoire de Haute-Provence – OSU Institut Pythéas.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i artikeln “Discovery of a dormant 33 solar-mass black hole in pre-release Gaia astrometry” (https://aanda.org/10.1051/0004-6361/202449763) i tidskriften Astronomy & Astrophysics.

Artikeln, med Panuzzo som huvudförfattare, har skrivits av Gaiakollaborationen med över 300 forskare från Österrike, Belgien, Tjeckien, Finland, Frankrike, Tyskland, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Chile och Australien.

Europeiska sydobservatoriet (ESO) möjliggör för astronomer världen över att utforska universums mysterier. Vi designar, konstruerar och driver markbaserade observatorier av yppersta världsklass – som astronomer använder för att besvara spännande och utmanande frågor och för att sprida astronomisk kunskap – och driver internationella samarbeten inom astronomin. ESO startade som en mellanstatlig organisation 1962 och har i dag 16 medlemsländer (Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike), tillsammans med Chile som värdland och Australien som en strategisk partner. ESO:s högkvarter och besökscenter med planetarium, ESO Supernova, ligger nära München i Tyskland, medan teleskopen är placerade i Atacamaöknen i Chile, en unik plats för astronomiska observationer. ESO driver tre observatorier i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope och Very Large Telescope Interferometer, liksom kartläggningsteleskop som VISTA. Vid Paranal kommer även ESO att placera och driva Cherenkov Telescope Array South, världens största och känsligaste gammastrålningsteleskop. Tillsammans med internationella partners driver ESO de två anläggningarna APEX och ALMA på Chajnantorplatån som observerar himlen i millimeter- och submillimetervåglängder. Vid Cerro Armazones, nära Paranal, bygger vi för närvarande ESO:s Extremely Large Telescope, ”världens största öga mot himlen”. Från kontoret i Santiago, Chile, stödjer vi verksamheten i landet och samverkar med det chilenska samhället och våra samarbetspartners.

Länkar

• Forskningsartikel
• Foton på VLT
• ESA:s nyhetsartikel om denna forskning
• För journalister: Prenumerera på pressmeddelanden under embargo på svenska
• För astronomer: Berätta om din forskning!

Kontakter

Pasquale Panuzzo
Observatoire de Paris - PSL/CNRS
Paris, France
Tel: +33 1 45 07 78 42
E-post: pasquale.panuzzo@observatoiredeparis.psl.eu

Elisabetta Caffau
Observatoire de Paris - PSL/CNRS
Paris, France
Tel: +33 1 45 07 78 73
E-post: elisabetta.caffau@observatoiredeparis.psl.eu

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-post: press@eso.org

Johan Warell (press contact Sverige)
ESO Science Outreach Network
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
Email: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso2408 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.