Kosmiczny oszust przez lata zwodził naukowców. Właśnie został zdemaskowany
Czarna dziura, której obecność zdradza ruch pobliskiej gwiazdy. Tak miało wyglądać jedno z ciekawszych odkryć astronomicznych w Wielkim Obłoku Magellana. Problem w tym, że obiekt, który uznano za czarną dziurę, wcale nią nie jest.
Podejrzany układ znajduje się w gromadzie gwiazd NGC 1850, położonej w Wielkim Obłoku Magellana. To galaktyka satelitarna Drogi Mlecznej, oddalona od nas o około 160 tys. lat świetlnych. Sama gromada jest stosunkowo młoda. Jej wiek szacuje się na około 100 mln lat, co czyni ją interesującym miejscem do badania ewolucji masywnych gwiazd.
NGC 1850 BH1 zwrócił uwagę astronomów w 2021 r. Analiza ruchu jednej z gwiazd sugerowała, że krąży ona wokół niewidocznego obiektu o masie około 11 mas Słońca. Widoczny towarzysz miał natomiast masę około 5 mas Słońca. Taka konfiguracja pasowała do układu złożonego ze zwyczajnej gwiazdy i uśpionej czarnej dziury.
Obserwacje wykazały, że gwiazda porusza się po orbicie z okresem wynoszącym około 5 dni. Jej prędkość radialna, czyli prędkość ruchu w kierunku obserwatora lub od niego, zmieniała się o setki kilometrów na sekundę. Był to znak, że znajduje się pod wpływem grawitacji drugiego, znacznie masywniejszego obiektu.
W przypadku czarnej dziury brak światła nie jest oczywiście niczym zaskakującym. Taki obiekt nie emituje światła w tradycyjnym znaczeniu, ponieważ nawet fotony nie mogą wydostać się poza jego horyzont zdarzeń. Jeśli nie pochłania akurat dużej ilości materii, może być niezwykle trudny do wykrycia. Astronomowie mieli więc powody, by potraktować tę interpretację poważnie.
Nie wszyscy jednak byli przekonani. Kolejne analizy sugerowały, że widoczna gwiazda może być pozostałością po bardziej masywnym obiekcie, który wcześniej oddał znaczną część swojej materii towarzyszowi. W takim przypadku niewidoczny partner wcale nie musiałby być czarną dziurą. Mógł być zwyczajną, choć trudną do dostrzeżenia gwiazdą. Przez kilka lat zagadka pozostawała nierozwiązana.
Więcej na Spider's Web:
Astronomowie rozdzielili światło dwóch gwiazd
Przełom przyniosły nowe obserwacje przeprowadzone za pomocą instrumentu FLAMES, zamontowanego na należącym do Europejskiego Obserwatorium Południowego teleskopie VLT (Very Large Telescope).
Badacze pod kierownictwem Rhysa Seeburgera z Liverpool John Moores University wykorzystali dokładniejsze widma, obejmujące również krótsze długości fal.
Najważniejszym elementem analizy była technika nazywana rozdzielaniem widmowym (spectral disentangling). Gdy dwie gwiazdy znajdują się bardzo blisko siebie i nie możemy zobaczyć ich oddzielnie, ich światło dociera do teleskopu jako jedna mieszanina. Do gry wkracza wówczas zaawansowana technologia. Każda z gwiazd pozostawia bowiem w tym świetle charakterystyczny zestaw linii widmowych.
Widmo jest jak odcisk palca gwiazdy. Zawiera informacje o jej temperaturze, składzie chemicznym, prędkości ruchu i innych właściwościach. Analizując wiele obserwacji wykonanych w różnych momentach obiegu gwiazd, astronomowie mogą rozdzielić nakładające się sygnały i odtworzyć osobne widma obu obiektów.
Właśnie to udało się zrobić zespołowi Seeburgera. Badacze otrzymali dowody na obecność dwóch jasnych składników. Jeden z nich jest stosunkowo chłodny, rozdęty i pozbawiony znacznej części pierwotnej otoczki. Drugi jest masywniejszy, gorętszy i obraca się niezwykle szybko.
Prędkość obrotowa drugiej gwiazdy, mierzona jako składowa uwzględniająca nachylenie jej osi względem naszej linii widzenia, wynosi około 275 km/s. To bardzo dużo. Tak szybki obrót może być pozostałością po procesie pochłaniania materii od gwiezdnego towarzysza. Przekazywana materia przenosi bowiem również moment pędu, rozpędzając obrót gwiazdy, która ją przejmuje.
Zamiast czarnej dziury są dwie gwiazdy.
Nowe pomiary pozwoliły również skorygować wcześniejsze szacunki dotyczące masy obu składników układu. Okazało się, że gwiazda tracąca materię ma masę około 1,7 masy Słońca. Jej towarzysz jest znacznie masywniejszy. Jego masę oszacowano na około 5,2 masy Słońca, choć tutaj niepewność jest większa i wynosi 2,6 masy Słońca.
Wyniki badań opublikowano w serwisie arXiv, gdzie naukowcy udostępniają prace naukowe przed ich formalną publikacją w czasopismach.
Autorzy podkreślają, że rozdzielenie widm pozwoliło wykazać, iż NGC 1850 BH1 nie zawiera zwartego obiektu, takiego jak czarna dziura. Jest natomiast kolejnym przykładem układu podwójnego, który może skutecznie udawać obecność takiego obiektu.
Na koniec warto wspomnieć, że modele ewolucji Drogi Mlecznej przewidują, że w naszej galaktyce może istnieć nawet około 100 tys. uśpionych czarnych dziur w układach podwójnych. Tymczasem potwierdzonych obiektów tego rodzaju znamy zaledwie garstkę.
Każdy błędnie sklasyfikowany układ może więc zaburzać nasze wyobrażenie o tym, ile czarnych dziur rzeczywiście znajduje się w kosmosie.
Główna ilustracja wygenerowana przy pomocy AI.
Dziennikarz Spider's Web. Specjalizuje się w tematyce militariów i obronności. Pisze również o nauce - głownie o kosmosie. Jest pasjonatem lotnictwa, broni pancernej i miłośnikiem symulatorów. Interesuje się historią konfliktów oraz Chin i Wietnamu w XX wieku. Dziennikarzem jest od 1998 roku. Pracował w Super Expressie, Gazecie Wyborczej, Purepc. Jest autorem trzech książek poświęconych wojnie w Wietnamie. Prywatnie interesuje się również fizyką, grami, kotami i kolarstwem górskim.