Pressemeddelelse

"Sovende sort hul" er fundet af Sort-Hul-Politiet

18. juli 2022

Et hold internationale eksperter, som ellers er kendte for at imødegå påståede opdagelser af sorte huller, har nu selv fundet et sort hul i stjernestørrelse i Den Store Magellanske Sky, som er nabogalakse til vores egen. "For første gang var vores hold samlet for at fortælle om opdagelsen af et sort hul, istedet for at afvise en opdagelse," siger lederen af undersøgelsen Tomer Shenar. Desuden fandt forskerne ud af, at den stjerne, som var oprindelsen til det sorte hul, er forsvundet uden spor af nogen kraftig eksplosion. Opdagelsen er sket efter seks års observationer med European Southern Observatorys Very Large Telescope (VLT).

"Vi har fundet en nål i en høstak," siger Shenar, som i begyndelsen af perioden var ved KU Leuven i Belgien[1], og som nu er Marie-Curie Fellow ved Universitetet i Amsterdam. Selvom der  har været påstande om andre kandidater til lignende sorte huller, mener forskerne her, at dette er det første "sovende" sorte hul i denne størrelse, som med sikkerhed er fundet udenfor vores galakse.

Sorte huller på størrelse med stjerner dannes når tunge stjerner når slutningen af deres tilværelse, og klapper sammen under presset fra deres egen tyngdekraft. I et dobbeltstjernesystem, hvor to stjerner kredser om hinanden, vil denne proces efterlade et sort hul i kredsløb om en lysende ledsagestjerne. Det sorte hul kaldes "sovende", hvis det ikke udsender store mængder af röntgenstråling - som det ellers foregår når denne type sorte huller opdages. "Det er utroligt, at vi stort set ikke kender til nogen "sovende" sorte huller, når man betænker hvor almindelige astronomerne ellers mener, de bør være," forklarer medforfatter Pablo Marchant fra KU Leuven. Det nysfundne sorte hul vejer mindst ni gange mere end vores egen Sol, og det kredser om en varm blå stjerne, som er 25 gange tungere end Solen.

De sovende sorte huller er særligt svære at finde, fordi de ellers ikke vekselvirker ret meget med deres omgivelser. "Vi har søgt efter denne slags sorte huller i binære systemer i mere end to år," siger medforfatter Julia Bodensteiner, som er research fellow ved ESO i Tyskland. "Det var meget spændende for mig at høre om VFTS 243, som efter min mening er den mest lovende kandidat, som til nu er blevet rapporteret." [2]

I processen for at finde VFTS 243 har forskerholdet ledt iblandt næsten 1000 tunge stjerner i Taranteltågen i Den Store Magellanske Sky, for at finde dem, som måske kunne have et sort hul som ledsager. Det er yderst vanskeligt at identificere eventuelle ledsagere som sorte huller, for der findes ganske mange alternative muligheder.

"Jeg har jo som forsker været med til at "aflive" potentielle sorte huller i de seneste år, så jeg har været yderst skeptisk angående denne opdagelse," siger Shenar. Den samme skepsis deles af medforfatter Kareem El-Badry fra Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian i USA, som af Shenar kaldes "sort huls-destroyeren". "Da Tomer bad mig om at dobbelttjekke sine resultater, havde jeg mine tvivl, men jeg kunne ikke finde nogen anden troværdig forklaring på data, hvis det ikke skulle være et sort hul," forklarer El-Badry.

Opdagelsen har tillige givet forskerne et enestående indblik i de processer, som ledsager dannelsen af sorte huller. Astronomerne mener, at sorte huller af stjernestørrelse dannes af kernen, når en døende tung stjerner falder sammen, men det er stadig usikkert, om dette altid ledsages af en kraftig supernovaeksplosion.

"Den stjerne, som dannede det sorte hul i VFTS 243 ser ud til at være fuldstændig kollapset uden tegn på en forudgående eksplosion," forklarer Shenar. "I den seneste tid har der været tegn på, at dette scenarie med en direkst kollaps er en mulighed, men det, vi her har opdaget, giver os en af de mest direkte antydninger. Det er enormt vigtigt for vores viden om oprindelsen til de sammensmeltninger af sorte huller, som sker i Universet."

Det sorte hul i VFTS 243 blev fundet på grundlag af seks års observationer af Taranteltågen med instrumentet Fibre Large Array Multi Element Spectrograph (FLAMES), som er monteret på ESOs VLT [3]. FLAMES giver astronomerne mulighed for at observere mere end hundrede objekter samtidigt, så det sparer teleskoptid, i forhold til at studere hvert objekt eet efter eet.

På trods af øgenavnet "Politigruppen Sorte Huller" opfordrer forskerne aktivt til at søge videre, og de håber, at deres resultater, som offentliggøres idag i tidsskriftet Nature Astronomy, vil hjælpe til ved opdagelsen af nye sorte huller af stjernestørrelse i kredsløb om tunge stjerner. Der formodes at være tusindvis af dem i vores Mælkevej og i de to Magellanske Skyer.

"Selvfølgelig forventer jeg at andre kolleger vil nærstudere vore resultater omhyggeligt, for at prøve at finde alternativer," slutter El-Dadry. "Det er meget spændende at være med i dette projekt."

Noter

[1] Forskningsresultatet stammer fra et hold under ledelse af Hugues Sana ved KU Leuvens Institute of Astronomy. 

[2] Et andet projekt, ledet af Laurent Mahy, omfatter mange af de samme forskere, og det er antaget til offentliggørelse i tidsskriftet Astronomy & Astrophysics. Her fortælles om en anden lovende kandidat til et sort hul i stjernestørrelse i stjernesystemet HD 130298 i vores egen Mælkevej.

[3] Observationerne i dette forskningssamarbejder har pågået i omkring seks år. Det er data fra  VLT FLAMES Tarantula Survey (ledet af Chris Evans, United Kingdom Astronomy Technology Centre, STFC, Royal Observatory, Edinburgh; som nu er ved European Space Agency) indhøstet i 2008 og 2009, og yderligere data fra  Tarantula Massive Binary Monitoring programmet (ledet af Hugues Sana, KU Leuven), indhøstet imellem 2012 og 2014.

Mere information

Forskningsresultaterne her offentliggøres i en artikel med titlen “An X-ray quiet black hole born with a negligible kick in a massive binary of the Large Magellanic Cloud” i Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-022-01730-y).

Forskningen, som har afstedkommet disse resultater, har modtaget bidrag fra European Research Council (ERC) under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme (grant agreement numbers 772225: MULTIPLES) (PI: Sana).

Forskerholdet består af T. Shenar (Institute of Astronomy, KU Leuven, Belgien [KU Leuven]; Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Amsterdam, Nederlandene [API]), H. Sana (KU Leuven), L. Mahy (Royal Observatory of Belgien, Brussels, Belgien), K. El-Badry (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA [CfA]; Harvard Society of Fellows, Cambridge, USA; Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Tyskland [MPIA]), P. Marchant (KU Leuven), N. Langer (Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn, Tyskland, Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Tyskland [MPIfR]), C. Hawcroft (KU Leuven), M. Fabry (KU Leuven), K. Sen (Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn, Tyskland,  MPIfR), L. A. Almeida (Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, Brasilien; Universidade do Estado do Rio Grande do Norte, Mossoró, Brasilien), M. Abdul-Masih (ESO, Santiago, Chile), J. Bodensteiner (ESO, Garching, Tyskland), P. Crowther (Department of Physics & Astronomy, University of Sheffield, UK), M. Gieles (ICREA, Barcelona, Spanien; Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Barcelona, Spanien), M. Gromadzki (Astronomical Observatory, University of Warsaw, Polen [Warsaw]), V. Henault-Brunet (Department of Astronomy and Physics, Saint Mary’s University, Halifax, Canada), A. Herrero (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Spanien [IAC]; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife, Spanien [IAC-ULL]), A. de Koter (KU Leuven, API), P. Iwanek (Warsaw), S. Kozłowski (Warsaw), D. J. Lennon (IAC, IAC-ULL), J. Maíz Apellániz (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Madrid, Spanien), P. Mróz (Warsaw), A. F. J. Moffat (Department of Physics and Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal, Canada), A. Picco (KU Leuven), P. Pietrukowicz (Warsaw), R. Poleski (Warsaw), K. Rybicki (Warsaw and Department of Particle Physics and Astrophysics, Weizmann Institute of Science, Israel), F. R. N. Schneider (Heidelberg Institute for Theoretical Studies, Heidelberg, Tyskland [HITS]; Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Heidelberg, Tyskland), D. M. Skowron (Warsaw), J. Skowron (Warsaw), I. Soszyński (Warsaw), M. K. Szymański (Warsaw), S. Toonen (API), A. Udalski (Warsaw), K. Ulaczyk (Department of Physics, University of Warwick, UK), J. S. Vink (Armagh Observatory & Planetarium, UK), and M. Wrona (Warsaw).

European Southern Observatory (ESO) gør det muligt for forskere fra hele Verden at udforske Universets hemmeligheder til nytte for os alle. Vi designer, bygger og driver jordbaserede observatorier i verdensklasse - og herfra kan astronomerne dykke ned i spændende spørgsmål og sprede glæden ved astronomien, samtidig med at det internationale samarbejde omkring astronomi styrkes. ESO blev stiftet som en tværnational organisation i 1962, og idag støttes ESO af 16 medlemstater (Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Irland, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig ) med Chile som værtsnation og med Australien som strategisk partner. ESOs hovedkvarter, besøgscenter og planetarium - ESO Supernova - befinder sig tæt ved München i Tyskland, og Atacamaørkenen i Chile er stedet, hvor vore teleskoper er opstillet; i et område hvor der er enestående muligheder for at observere himlen. ESO driver tre observatorier: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope og det tilhørende Very Large Telescope Interferometer, og desuden to oversigtsteleskoper: VISTA, som opererer i det infrarøde og VLT Survey Telescope i det synlige bølgelængdeområde. På Paranal vil ESO ligeledes sørge for driften af Cherenkov Telescope Array South, som bliver Verdens største og mest følsomme observatorium for gammastråler. Sammen med en række internationale partnere driver ESO APEX og ALMA på Chajnantorhøjsletten. Det er to anlæg, som observerer himlen i millimeter- og submillimeterområderne. På Cerro Armazones tæt ved Paranal bygges for tiden "Verdens største himmeløje" - ESOs Extremely Large Telescope. Fra vore kontorer i Santiago, Chile understøtter vi vort arbejde i landet, og samarbejder med partnere i Chile og med hele samfundet.

Links

• Forskningsartiklen
• Fotos af VLT

• For journalister: abonner på vore pressemeddelelser under embargo på dit eget sprog

• For forskere: har du en god historie, så giv os et tip

Kontakter

Tomer Shenar
KU Leuven and University of Amsterdam
Leuven and Amsterdam, Belgium and The Netherlands
E-mail: t.shenar@uva.nl

Julia Bodensteiner
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tel: +49-89-3200-6409
E-mail: julia.bodensteiner@eso.org

Kareem El-Badry
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
Cambridge, USA
E-mail: kareem.el-badry@cfa.harvard.edu

Pablo Marchant
KU Leuven
Leuven, Belgium
Tel: +32 16 33 05 47
E-mail: pablo.marchant@kuleuven.be

Hugues Sana
KU Leuven
Leuven, Belgium
Tel: +32 479 50 46 73
E-mail: hugues.sana@kuleuven.be

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

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 eso2210 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.