Pressmeddelande

Unikt svart hål upptäckt på rekordavstånd

27 januari 2010

Med ESO:s jätteteleskop VLT har astronomer upptäckt ett ovanligt svart hål i en annan galax. Det svarta hålet, vars massa är drygt 15 gånger solens, ligger mycket längre bort än något tidigare upptäckt svart hål i samma viktklass, och är dessutom näst tyngst bland dessa. Hålet kretsar tätt ihopslingrat med en stjärna som själv snart kan komma att bli ett svart hål.

De flesta svarta hål [1] som är kända i Vintergatan väger bara upp till tio gånger solens massa, men de är ändå tunga spelare. Utanför vår galax, däremot, kan det råda andra spelregler bland de svarta hålen: astronomer har nämligen hittat ett svart hål med massa mer än femton gånger solens massa. Endast tre liknande objekt har hittills upptäckts.

Det nya svarta hålet ligger i en spiralgalax som kallas NGC 300, sex miljoner ljusår från jorden.

- Det här är det mest avlägsna svarta hålet som man kunnat väga, och det är det första som vi sett utanför vårt galaktiska närområde, säger Paul Crowther, professor i astrofysik vid Sheffields universitet i England och huvudförfattare till en artikel som rapporterar om upptäckten.

Det svarta hålets underliga följeslagare är en så kallad Wolf-Rayet-stjärna, som även den har en massa på ungefär tjugo gånger solens. Wolf-Rayet-stjärnor är en typ av stjärnor som befinner sig i livets slutskede; de kastar bort sina yttre lager i rymden omkring dem tills de till slut exploderar som supernovor. När de gör det imploderar deras kärnor och bildar svarta hål.

År 2007 granskade ett instrument ombord på NASA:s rymdobservatorium Swift omgivningen runt den starkaste källan av röntgenstrålning i galaxen NGC 300. Källan hade tidigare upptäckts med det europeiska rymdorganet ESA:s röntgenobservatorium XMM-Newton.

- Vi registrerade periodisk, extremt stark röntgenstrålning, en ledtråd till att ett svart hål skulle kulle ligga dolt i området, förklarar teammedlemmen Stefania Carpano vid ESA.

Tack vare nya observationer som gjorts med instrumentet FORS2 monterat vid ESO:s jätteteleskop VLT (Very Large Telescope) har astronomerna nu kunnat bekräfta det de tidigare anat. De nya data visar att det svarta hålet och Wolf-Rayet-stjärnan dansar runt varandra i en djävulsk vals med en period på ungefär 32 timmar. Astronomerna fann också att det svarta hålet skalar bort materia från stjärnan medan de kretsar kring varandra.

Robin Barnard är medarbetare i forskarteamet.
- Det här är verkligen ett mycket 'intimt' par, säger han. Hur ett sådant tätt sammanbundet system har kunnat bildas är fortfarande ett mysterium.

Tidigare har man sett bara ett annat system av just denna typ, även om liknande system som består av ett svart hål och en kompanjonstjärna är inte okända för astronomer. Utifrån dessa system ser astronomerna en koppling mellan de svarta hålens massor och galaxernas kemi.

Paul Crowther förklarar:
- Vi har lagt märke till att de tyngsta svarta hålen brukar man hitta i mindre galaxer som innehåller lägre halter av 'tunga' grundämnen. Större galaxer som är rikare på tunga grundämnen, som Vintergatan, lyckas bara skapa svarta hål med lägre massor, säger han [2].

Astronomer tror att en högre koncentration av tunga grundämnen påverkar hur en tung stjärna utvecklas och ökar mängden materia som den gör sig av med, med resultat att ett mindre svart hål blir kvar när stjärnan till slut kollapsar.

Om mindre än en miljon år blir det Wolf-Rayet-stjärnans tur att bli supernova och sedan ett svart hål.

- Om systemet överlever denna andra explosion kommer de två svarta hålen att smälta samman och skicka ut väldiga mängder med energi i form av gravitationsvågor medan de gör det [3], konstaterar Paul Crowther.

Sammansmältningen kommer dock att dröja ett par miljarder år, en omänskligt lång tid. - Vår studie visar å andra sidan att sådana system skulle kunna finnas. De som redan bildat ett dubbelsystem med två svarta hål kanske kan detekteras av experiment som LIGO eller Virgo. [4]

Noter

[1] De lätta svarta hålen är de extremt täta, slutliga resterna efter kollapsen av mycket tunga stjärnor. Dessa svarta hål har massor upp till 20 gånger solens. De skiljer sig från de supertunga svarta hålen som bildas i de flesta galaxers centrum och som kan väga mellan en miljon och en miljard gånger så mycket som solen. Hittills har forskare kunnat hitta cirka 20 lätta svarta hål.

[2] Inom astronomin räknas alla grundämnen som är tyngre än helium som tunga grundämnen, och kallas ibland "metaller".

[3] Gravitationsvågor är krusningar i rumtiden som förutspås av Einsteins allmänna relativitetsteori. Starka gravitationsvågor genereras då gravitationsfält ändras kraftigt med tiden, som till exempel när två svarta hål smälter samman. Att kunna mäta gravitationsvågor är något som ännu ingen lyckats med, och är en av de närmaste decenniernas största utmaningar.

[4] Experimenten LIGO och Virgo har som mål att detektera gravitationsvågor med hjälp av känsliga interferometrar belägna i Italien och USA.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel som inom kort publiceras i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (NGC 300 X-1 is a Wolf-Rayet/Black Hole binary, av P.A. Crowther m. fl.).

I forskargruppen ingår Paul Crowther och Vik Dhillon (Sheffields universitet, Storbritannien), Robin Barnard och Simon Clark (Det öppna universitetet, Storbritannien), samt Stefania Carpano och Andy Pollock (ESAC, Madrid, Spanien).

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande 10/04, som tagits fram inom ramarna för ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer som fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Robert Cumming.

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta mellanstatliga organisation inom astronomi och världens mest produktiva observatorium. Det stöds av 14 länder, bland dem Sverige. http://www.eso.org

Länkar

• Forskningsartikeln

Kontakter

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

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

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1004 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.