Pressemeddelelse

Jægere af sorte huller sætter ny afstandsrekord

27. januar 2010

Ved hjælp af ESO’s Very Large Telescope har astronomer opdaget et sort hul af den type, der er i samme vægtklasse som stjerner. Det sorte hul ligger imidlertid i en anden galakse og er dermed meget længere væk end tidligere fund. Med en masse på over femten gange Solens, er det også det næsttungeste sorte hul af denne type, der nogensinde er fundet. Det er knyttet til en stjerne, der snart selv vil blive til et sort hul.

Sorte huller i samme vægtklasse som stjerner [1] fundet i Mælkevejen er op til ti gange tungere end Solen og er således bestemt ikke små. Uden for vores egen galakse kan de imidlertid vise sig at være letvægtere, da astronomerne nu har fundet et sort hul med en masse, der er mere end femten gange større end Solens. Det er det tredje sådanne objekt, der indtil nu er fundet.

Det nyopdagede sorte hul ligger i en spiralgalakse ved navn NGC 300, der befinder sig seks millioner lysår fra Jorden. ”Det er det fjerneste sorte hul i samme vægtklasse som stjerner, der nogensinde er blevet vejet, og det er det første vi har set udenfor vores eget galaktiske nabolag, Den Lokale Gruppe,” siger Paul Crowther, professor i astrofysik ved University of Sheffield og hovedforfatter på artiklen, der rapporterer om opdagelsen. Det sorte huls udsædvanlige partner er en Wolf-Rayet-stjerne, som har en masse på omkring tyve gange Solens. Wolf-Rayet-stjerner nærmer sig slutningen af deres liv og udslynger det meste af deres ydre lag til omgivelserne, før de eksploderer som supernovaer, hvor deres kerner imploderer og danner sorte huller.

I 2007 undersøgte et røntgeninstrument om bord på NASA’s Swift-observatorium omgivelserne omkring den klareste røntgenkilde i NGC 300, der var blevet opdaget tidligere med det europæiske rumagenturs røntgenobservatorium XMM-Newton. ”Vi registrerede periodisk, yderst intens røntgenstråling, et tegn på at et sort hul gemmer sig i området,” forklarer holdmedlem Stefania Carpano fra ESA.

Takket være nye observationer udført med FORS2-instrumentet på ESO’s Very Large Telescope, har astronomer bekræftet deres tidligere fornemmelse. De nye data viser, at det sorte hul og Wolf-Rayet-stjernen danser rundt om hinanden i en djævelsk vals med en periode på omkring 32 timer. Astronomerne har også opdaget, at det sorte hul er trækker stof væk fra stjernen, mens de kredser om hinanden.

”Det er faktisk et meget ’intimt’ par,” bemærker samarbejdspartner Robin Barnard. ”Hvordan et så tæt bundet system er blevet dannet er stadig et mysterium.”

Kun ét andet system af denne type, er tidligere set, men andre systemer bestående af et sort hul og en ledsagerstjerne er ikke ukendte for astronomer. Baseret på disse systemer, ser astronomerne en sammenhæng mellem sorte hullers masse og galaktisk kemi. ”Vi har bemærket, at de tungeste sorte huller ofte findes i mindre galakser, der indeholder færre ’tunge’ grundstoffer,” siger Crowther [2]. ”Større galakser, der er rige på tunge grundstoffer, såsom Mælkevejen, kan kun producerer sorte huller med mindre masser.” Astronomer mener, at en højere koncentration af tunge grundstoffer har indflydelse på, hvordan en tung stjerne udvikler sig, så den udslynger mere materiale. Det resulterer i et mindre sort hul, når resten af stjernen endelig kollapser.

Om mindre end en million år, vil det være Wolf-Rayet-stjernens tur til at eksplodere som en supernova og blive til et sort hul. ”Hvis systemet overlever denne anden eksplosion, vil de to sorte huller smelte sammen og derved udsende betydelige mængder af energi i form af gravitationsbølger [3],” slutter Crowther. Der viol dog gå flere milliarder år inden den egentlige sammensmeltning sker, hvilket er meget længere end menneskelige tidsskala. ”Vores studier har dog vist, at sådanne systemer måske eksisterer, og at de som allerede har udviklet sig til et binært sort hul måske kan registreres af eksperimenter, der fanger gravitationsbølger, som LIGO og Virgo [4].”  

Noter

[1] Sorte huller i samme vægtklasse som stjerner, er de ekstremt tætte rester af meget tunge stjerner, der er kollapset. Disse sorte huller har masser på op til omkring tyve gange Solens masse, i modsætning til supertunge sorte huller, der findes i midten af de fleste galakser og som kan være fra en million til en milliard gange tungere end Solen. Indtil videre er der fundet omkring 20 sorte huller i samme vægtklasse som stjerner.

[2] I astronomi er tunge grundstoffer eller ”metaller” et hvilket som helst grundstof, der er tungere end helium.

[3] Gravitationsbølger, der er forudsagt af Einsteins generelle relativitetsteori, er krusninger i selve strukturen af tid og rum. Kraftige gravitationsbølger dannes, når der er ekstreme, tidslige variationer af stærke gravitationsfelter, som under sammensmeltningen af to sorte huller. Opdagelsen af gravitationsbølger, der til dato ikke er blevet observeret direkte, er en af de store udfordringer i de næste årtier.  

[4] LIGO og Virgo er eksperimenter, der har som mål at registrere gravitationsbølger ved hjælp af følsomme inerferometre i USA og Italien.

Mere information

Denne forskning er præsenteret i en artikel i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (NGC 300 X-1 is a Wolf–Rayet/Black Hole binary, P.A. Crowther et al.).

Holdet er sammensat af Paul Crowther og Vik Dhillon (University of Sheffield, England), Robin Barnard og Simon Clark (The Open University, England), samt Stefania Carpano og Andy Pollock (ESAC, Madrid, Spainen).

ESO, det Europæiske Syd Observatorium, er den mest fremtrædende internationale astronomi-organisation i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. ESO har i dag følgende 14 medlemslande: Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Holland, Italien, Portugal, Schweiz og Storbritannien, Spanien, Sverige, Tjekkiet, Tyskland og Østrig. Flere lande har udtrykt interesse i medlemskab. ESO’s aktiviteter er fokuseret på design, konstruktion og drift af jordbaserede observationsfaciliteter for astronomi for at muliggøre vigtige videnskabelige opdagelser. ESO spiller også en ledende rolle for at fremme og organisere samarbejdet inden for astronomisk forskning. I Chile driver ESO tre unikke observatorier i verdensklasse: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope (VLT), der er verdens mest avancerede astronomiske observatorium til observationer i synligt lys, og VISTA, som er verdens største kortlægningsteleskop. ESO er den europæiske partner i et revolutionerede astronomisk teleskop kaldet ALMA, det største igangværende astronomiske projekt. ESO planlægger i øjeblikket et 42 meter optisk/nær-infrarødt teleskop kaldet European Extremely Large Telescope (E-ELT), der vil blive ”verdens største øje mod himlen”.

Links

• Videnskabelig artikel

Kontakter

Paul Crowther
University of Sheffield, UK
Tel: +44-114 222 4291
E-mail: Paul.Crowther@sheffield.ac.uk

Stefania Carpano
ESTEC, ESA
The Netherlands
Tel: +31-71-5654827
E-mail: scarpano@rssd.esa.int

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1004 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.