Uppenbarligen är det "monster black hole" som forskarna tyckte inte så monsteraktigt trots allt. Men att hitta fel och arbeta för att korrigera dem i hur vetenskapen driver framåt.
I en nyligen genomförd studie (en peer-granskad studie publicerad 27 november) rapporterade ett team av forskare upptäckten av det binära systemet LB-1, som innehåller en stjärna och, enligt resultaten, en svart hålkamrat 70 gånger massan av vår sol. Detta var stora nyheter, ett svartvitt hål i stjärnmassan (svarta hål bildade av en stjärns gravitationskollaps) är vanligtvis mindre än hälften så massiva. Men medan studien, ledd av Jifeng Liu, från National Astronomical Observatory of China (NAOC) från den kinesiska vetenskapsakademin var spännande, var det också fel.
Tre nya artiklar kom ut denna vecka som omprövade resultaten från Liu: s studie, och dessa studier säger att LB-1: s svarta hål faktiskt inte är så massivt.
Konstiga svarta hål
Svarta hål i stjärnmassa identifieras vanligtvis av de ljusa röntgenutsläpp som kommer från gasen som föremålen förvärvar eller drar in från sina följeslagare. Men det svarta hålet som upptäcktes i LB-1 är "icke-interagerande"; med andra ord, den tillför inte gas från sin stjärna, så den kan inte hittas genom ljusa utsläpp. Forskare tror att det finns många exempel på denna typ av svart hål i universum, men eftersom dessa föremål är svåra att upptäcka finns det få observationer som visar hur många som kan finnas där ute.
Så för att fastställa att systemet hade ett svart hål, måste Liu's team hitta och studera objektet indirekt genom att observera rörelse i Doppler-skiftet av systemets stjärna och en djupröd utsläppslinje.
Under Doppler-fenomenet verkar objekt som rör sig mot Jorden blå, eftersom ljusvåglängderna blir kortare och röda när de rör sig bort från oss, eftersom våglängderna blir längre. Emissionslinjen, känd som en H-alfa-emissionslinje, är en spektral linje eller en mörk linje i ett spektrum. Spektrala linjer används ofta för att identifiera atomer eller molekyler och denna specifika linje skapas av väteelektroner. Lius team avslutade sitt arbete under förmodan att denna linje kom från anslutningsskivan runt det svarta hålet.
Genom att mäta förändringar i Doppler-skiftet kunde forskare bestämma objektens hastighet och därför deras massa. "Om stjärnan och följeslagaren accelererade samma mängd, skulle det betyda att de har samma massa, och om man accelererar mycket mindre, skulle det vara mycket tyngre," University of California, Berkeley, astronomdoktorand Kareem El-Badry , sa en medförfattare på en av de tre artiklarna som analyserade dessa resultat. Så vid mätningen av den vridande rörelsen för utsläppet från (vad Lius team antog var) det svarta hålet, bestämde Lius team att hastigheten på det svarta hålet måste betyda att det var extremt massivt för ett svarthål i stjärnmassan.
Om utsläppet faktiskt kom från ett svart hål och rörde sig som de rapporterade, skulle det verkligen betyda att det fanns ett extremt massivt föremål i systemet, förklarade El-Badry.
Det största problemet med denna slutsats? Det visar sig att den här utsläppslinjen, vars rörelse fungerade som det viktigaste beviset för det föreslagna ultramassiva objektet, inte vinglade. Faktum är att det inte rörde sig alls, de nya artiklarna som behandlade Lius teams slutsatser fann.
Ett djärvt påstående
Du kanske har hört prata de senaste par veckorna om ett "omöjligt" 70 solmassasvarthål. I dagens dos av kallt vatten hävdar vi att uppgifterna tolkades fel, och det finns inga bevis för en ovanligt massiv BH. 1 / https://t.co/hWLhvaFK1F pic.twitter.com/FoEPifPegc 10 december 2019
Påståendet om en konstigt massiv upptäckt av svart hål slog El-Badry först som konstigt, eftersom denna typ av svart hål aldrig tidigare har observerats med en sådan massa. "Min första tanke när papperet kom ut är att detta är en så djärv påstående att bevisen bättre skulle vara riktigt bra," sa El-Badry till Space.com. "Du borde alltid ha ett öppet sinne, men i detta fall var påståendet definitivt extraordinärt och bevisen var lite mer skakig."
Den viktigaste frågan som El-Badry fann var att utsläppslinjen bara tycktes vara i rörelse; det viftade faktiskt inte.
El-Badry och Eliot Quataert, professor i astronomi och fysik vid UC Berkeley, publicerade sin analys på måndag (9 december) till förtrycksservern arXiv. Deras papper har också lämnats in för publicering i tidskriften Månadsmeddelanden från Royal Astronomical Society.
En saknad absorptionslinje
Så, hur kan en utsläppslinje bara "verkar flytta"? Tja, det hände precis så att det stod upp ovanför en absorptionslinje, vilket skapade illusionen.
För att förstå illusionen måste du först veta vad en absorptionslinje är. De yttre atmosfäriska skikten som omger stjärnorna fungerar som ett absorberande material för att absorbera ljus som kommer från stjärnan. Så när forskare studerar spektrumet av ljus som kommer från stjärnor, kan de se absorptionslinjer, som skapas av atomer i atmosfären som övergår mellan atomtillstånd.
Med stjärnan i LB-1 fanns det en absorptionslinje "dold" av utsläppslinjen, sade El-Badry. En sådan situation kan skapa en illusion att utsläppslinjen rör sig, vilket ger upphov till Doppler-skift, vilket El-Badry och forskarna bakom de andra artiklarna förklarade och visade i studierna. Genom att helt enkelt subtrahera absorptionslinjen från mätningar av utsläppslinjen, fann El-Badry och Quataert, som använde samma data för sin studie som Lius team gjorde, att utsläppslinjen inte rör sig alls.
Utan förflyttningen av detta utsläpp, förklarade Todd Thompson, professor vid institutionen för astronomi vid Ohio State University, som inte var inblandad i något av dessa artiklar, förklarade Space.com, finns det två möjliga tolkningar. Antingen är det andra objektet i systemet mycket mer massivt än någonsin har observerats (långt mer än 70 solmassor) eller, mycket mer troligt, det kan bara vara ett genomsnittligt svart hål i LB-1 och utsläppslinjen kommer från någon annanstans, sa Thompson.
"Det finns någonting där. Det är bara att det förmodligen bara är ett vanligt svart hål i stjärnmassan," berättade Jackie Faherty, en äldre forskare vid American Museum of Natural History i New York och en värd för "StarTalk Radio", berättade Space Com. Faherty var inte involverad i någon av dessa tidningar.
Men eftersom utsläppslinjen förmodligen inte kommer från det svarta hålet, kan forskare inte få en super exakt uppskattning av det svarta hålets massa. Men analysen av El-Badrys team antyder att det svarta hålet troligen är mellan 5 och 20 solmassor, vilket, som de beskrev i sitt papper, "verkar mest troligt."
Upptäckt ... bustade?
Ytterligare två papper har kommit ut som också granskar de påståenden som gjorts av Lius team. Ett, en studie ledd av Nya Zeelands teoretiska astronom J.J. Eldridge, som har publicerats till arXiv, tog ett teoretiskt synsätt för att analysera systemet. Forskare i den studien simulerade ett stort bibliotek med olika typer av binära system för att se om forskarna kunde hitta en binär som matchade observationerna rapporterade för LB-1. De hittade flera som kunde, men ingen med svarta hål med 70 solmassa.
Den andra studien, som också publicerades till arXiv och leds av Michael Abdul-Masih från Institutet för astronomi vid universitetet KU Leuven i Belgien, tog ett liknande tillvägagångssätt som El-Badrys. Istället för att använda samma data som Lius team samlade dock dessa forskare sitt eget spektrum av det binära systemet med hjälp av ett annat teleskop. De gjorde också simuleringar där de placerade en absorptionslinje under en utsläppslinje för att se om utsläppet verkade röra sig som det i LB-1 gjorde. I dessa simuleringar fann Abdul-Masihs team att linjen verkade röra sig fram och tillbaka, vilket ger ytterligare bevis för att utsläppslinjen i systemet bara ser ut som att den rör sig.
Inlösen för LB-1
"Det verkade lite för spännande för att vara sant," sa Faherty. Men, tillade hon, "detta är också hur vetenskapen utvecklas."
Faherty betonade att "Det här är OK för den här typen att hända ... Det är bara en korrigering av ett tidigare resultat ... det är OK att ha den här typen av situation," tillade hon. "Vetenskap går framåt och går framåt."
Dessa uppföljningsstudier har visat att det sekundära objektet i LB-1 inte är ett ultramassivt svart hål. Men det är fortfarande ett utomordentligt intressant objekt och värt att studera vidare, sade El-Badry.
Eftersom det har varit så mycket uppmärksamhet på den ursprungliga studien, inklusive med dessa uppföljningsanalyser, har det ökat intresset för studien av LB-1-systemet och liknande system.
Genom att identifiera och studera icke-interaktiva svarta hål som de som är förknippade med LB-1, kan forskare lära sig mer om dessa svårfångade objekt. Sagt att de är vanliga i rymden är de svåra att upptäcka eftersom de inte producerar ljusa röntgenutsläpp.
"Det är en mycket intressant tid att leta efter dessa icke-interaktiva svarta hål, och de har definitivt hittat ett mycket intressant system," sa Thompson. Det finns en "befolkning som måste vara där ute av svarta hål i stjärnbinarier där det inte finns någon aktiv interaktion mellan de två komponenterna," tillade han.
Dessutom kan det vara intressant om forskare fortsätter att undersöka var exakt denna H-alfa-utsläppslinje kommer från. I tidningarna som omprövade LB-1 föreslås "att det är möjligt att det materiella materialet kan redogöra för det, men det är ett litet mysterium ... det är OK att ha något mysterium involverat i ett resultat," sa Faherty.
Space.com nådde ut till Lius team för kommentarer, och Liu sa att "Vi skriver ett papper för att hantera alla dessa problem." Han tillade att hans team förväntar sig att papperet ska vara ute någon gång nästa vecka.
- Vad är svarta hål?
- Black Hole Quiz: Hur väl känner du naturens konstigaste skapelser?
- Eureka! Forskare fotograferar ett svart hål för första gången
