Pressmeddelande

“Det närmaste svarta hålet” var en ovanlig dubbelstjärna

2 mars 2022, Skurup

År 2020 rapporterade ett forskarlag vid Europeiska sydobservatoriet (ESO) om det närmaste kända svarta hålet, beläget på endast 1000 ljusårs avstånd i stjärnsystemet HR 6819. Men deras resultat utmanades av andra forskare, bland annat ett internationellt forskarlag vid KU Leuven i Belgien. I dag meddelar de två grupperna i en gemensam artikel att det inte finns något svart hål i HR 6819, som istället är ett dubbelsystem där en dubbelstjärna, varav den ena är en “vampyrstjärna”, befinner sig i ett ovanligt och mycket kortvarigt stadium i sin utveckling.

Den ursprungliga studien av HR 6819 rönte stort intresse både bland medier och forskarkollegor. Thomas Rivinius, ESO-astronom baserad i Chile och försteförfattare till den studien, var inte förvånad över mottagandet av upptäckten av det svarta hålet. “Det är inte bara normalt, utan ett måste att forskningsresultat kritiseras ingående” säger han, “och det är ännu viktigare för en upptäckt som blir mycket uppmärksammad”.

Rivinius och hans kollegor var övertygade om att den bästa förklaringen till deras data, erhållna med MPG/ESO:s 2,2-metersteleskop på La Silla, var att HR 6819 var ett trippelsystem med en stjärna i omloppsbana kring ett svart hål och en andra stjärna i en mycket vidare bana. 

Men en studie ledd av Julia Bodensteiner, då forskarstuderande vid KU Leuven, Belgien, föreslog en annan förklaring: HR 6819 kunde också vara ett dubbelsystem med enbart två stjärnor i en 40 dygn lång omloppsbana. Detta alternativa scenario skulle kräva att en av stjärnorna vid ett tidigare tillfälle hade förlorat en stor del av sin massa till den andra stjärnan.

 

“Vi hade nått gränsen för vad vi kunde utläsa ur den tillgängliga datan, så vi var tvungna att pröva en annan observationsstrategi för att kunna avgöra vilken av de två förklaringarna som var korrekt” säger Abigail Frost, astronom vid KU Leuven som ledde den studie som publiceras i dag i Astronomy & Astrophysics.

 

För att lösa mysteriet samarbetade de två grupperna för att erhålla nya och bättre data av HR 6819 med ESO:s Very Large Telescope (VLT) och Very Large Telescope Interferometer (VLTI). “VLTI var den enda anläggningen som kunde ge oss de data vi behövde för att kunna avgöra vilken förklaring som var korrekt” säger Dietrich Baade, författare till både den ursprungliga studien och den nya artikeln i Astronomy & Astrophysics. Eftersom det inte var någon vits att observera samma objekt två gånger slog de två forskardagen ihop sina påsar för att lösa gåtan.

 

“De två möjligheter vi letade efter var distinkta nog att kunna särskiljas enkelt med rätt instrument” säger Rivinius. “Vi var överens om att systemet rymde två lysande källor, så frågan var om de kretsade tätt kring varandra, som i scenariet med stjärnan som förlorat massa, eller långt från varandra, som i scenariet med det svarta hålet. 

 

Forskarna använde GRAVITY-instrumentet på VLTI och MUSE-instrumentet (Multi Unit Spectroscopic Explorer) på VLT. “Med MUSE kunde vi bekräfta att det inte fanns någon lysande kompanjon i en vid bana, medan GRAVITY:s höga spektralupplösning gjorde det möjligt att upplösa två källor separerade med så lite som en tredjedel av avståndet mellan jorden och solen” säger Frost. “Dessa data gav oss den saknade biten i pusslet och gjorde det möjligt att dra slutsatsen att HR 6819 är ett dubbelsystem som inte inkluderar något svart hål”.

 

“Den bästa förklaringen av observationerna är att vi fångade detta binärsystem strax efter det tillfälle då en av stjärnorna hade dragit till sig följeslagarens atmosfär. Detta är ett vanligt fenomen i täta dubbelstjärnor och kallas ibland “stjärnvampyrism” i media” förklarar Bodensteiner, numera astronom vid ESO i Tyskland och medförfattare till den nya studien. “När den ena stjärnan började lämna ifrån sig material började mottagarstjärnan rotera snabbare”.

 

“Att fånga ett system i detta tillstånd är mycket svårt eftersom det är så kortvarigt” tillägger Frost. “Det gör våra resultat mycket intressanta eftersom systemet är en perfekt kandidat för att studera hur vampyrism påverkar utvecklingen av tunga stjärnor, och i sin tur de tillhörande fenomenen inklusive gravitationsvågor och supernovaexplosioner”.

 

Det sammanslagna forskarlaget från Leuven och ESO planerar nu att följa HR 6819 noggrant med VLTI:s GRAVITY-instrument. Astronomerna kommer att göra en gemensam studie av systemet under en längre tid för att bättre kunna förstå dess utveckling och egenskaper och använda den kunskapen för att lära sig mer om andra dubbelstjärnesystem.

 

När det gäller sökandet efter svarta hål är forskarlaget optimistiskt. “Svarta hål med stjärnmassor är mycket svårfångade” säger Rivinius. “Men uppskattningar ger vid handen att det finns tio till hundra miljoner svarta hål endast i Vintergatan” säger Baade. Det är bara en tidsfråga tills astronomerna hittar det första.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i artikeln “HR 6819 is a binary system with no black hole: Revisiting the source with infrared interferometry and optical integral field spectroscopy” (doi: 10.1051/0004-6361/202143004) i tidskriften Astronomy & Astrophysics.

 

Finansiering har erhållits från Europeiska forskningsrådet (ERC) inom ramen för Europeiska unionens forsknings- och innovationsprogram Horizon 2000 (grant agreement number 772225: MULTIPLES; PI: Hugues Sana).

 

Forskarlaget utgörs av A. J. Frost (Institute of Astronomy, KU Leuven, Belgien [KU Leuven]), J. Bodensteiner (European Southern Observatory, Garching, Tyskland [ESO]), Th. Rivinius (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO Chile]), D. Baade (ESO), A. Mérand (ESO), F. Selman (ESO Chile), M. Abdul-Masih (ESO Chile), G. Banyard (KU Leuven), E. Bordier (KU Leuven, ESO Chile), K. Dsilva (KU Leuven), C. Hawcroft (KU Leuven), L. Mahy (Royal Observatory of Belgium, Brussels, Belgien), M. Reggiani (KU Leuven), T. Shenar (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Nederländerna), M. Cabezas (Astronomical Institute, Academy of Sciences of Czechia, Prag, Tjeckien [ASCR]), P. Hadrava (ASCR), M. Heida (ESO), R. Klement (The CHARA Array of Georgia State University, Mount Wilson Observatory, Mount Wilson, USA) och H. Sana (KU Leuven).

 

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. Där finns även två kartläggningsteleskop: VISTA som arbetar i infrarött ljus och VLT Survey Telescope som observerar i synligt ljus. 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
• Blogginlägg (tillgängligt när embargot lyfts)
• Foton på VLT och VLTI
• Läs mer om ESO:s Extremely Large Telescope
• För journalister: Prenumerera på pressmeddelanden under embargo på svenska
• För astronomer: Berätta om din forskning!

Kontakter

Abigail Frost
KU Leuven
Leuven, Belgium
Tel: +56-2-2463-3280
Mobil: +56-9-3548-9255
E-post: abi.frost@kuleuven.be

Thomas Rivinius
European Southern Observatory
Santiago, Chile
Tel: +56-9-8288-4950
E-post: triviniu@eso.org

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

Dietrich Baade
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tel: +49-89-6096-295
E-post: dbaade@eso.org

Hugues Sana
KU Leuven
Leuven, Belgium
Tel: +32-16-3743-61
E-post: hugues.sana@kuleuven.be

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49-89-3200-6670
Mobil: +49-151-2416-6400
E-post: press@eso.org

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 eso2204 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.