För två veckor sedan (27 november) publicerade astronomer en tidning i tidskriften Nature där de hävdade att de hade hittat ett omöjligt gigantiskt svart hål inte så långt från Jorden. Om de var korrekta, skulle det ha varit en stor chock för astrofysik, ökande teorier om hur och var så enorma svarta hål bildas. Men det ser ut som att de antagligen hade fel.
Forskarna trodde att de hade hittat det sällsynta, enorma svarta hålet, 70 gånger vår solmassa, som en del av ett binärt system som kallas LB-1 som ligger 15 000 ljusår från Jorden. Men nu hittade två oberoende artiklar som publicerades i arXiv-databasen den här veckan samma grundläggande problem med det påståendet: Det förlitade sig på bevis för att det osynliga svarta hålet vrikade väldigt litet eftersom dess tunga följeslagare, känd som B-stjärnan, rullade runt det . Skillnaden mellan det svarta hålets lilla vridning och stjärnans snabba rörelse antydde att det svarta hålet var mycket större - om de var närmare varandras storlek skulle du förvänta dig att det svarta hålet rör sig lika mycket som stjärnan. Enligt de två nya artiklarna tolkade dock forskarna vad de såg i ljuset från det avlägsna systemet.
Tänk dig en sumobrytare som piskar en bowlingboll runt i cirklar i slutet av en lång kedja. Det är ganska mycket hur modellen för detta system fungerade i Nature-papperet. Brottaren i det scenariot (det svarta hålet) skulle flytta fram och tillbaka lite för att kompensera för vikten på bollen (följeslagaren), men bollen skulle göra det mesta av rörelsen. Om du visste bowlingbollens massa och visste hur mycket de var och en rörde, kan du beräkna massan på sumobrytaren.
Problemet är att den vrikande lite ljus som forskarna byggde påståendet på - kallad "Hα-utsläppslinjen" - nu ser ut som om det inte alls kom från det svarta hålet. Det betyder att den uppblåsande massmätningen troligen är fel.
"Du har denna B-stjärna med hög massa, och det är en komponent. Och då är det svarta hålet den andra komponenten," sa Jackie Faherty, en astrofysiker vid American Museum of Natural History i New York City, som inte var t involverad i något av dessa papper. "Så du har de här två sakerna som du tittar på men de kan trassla med varandra."
Teleskoper på jorden är i allmänhet inte tillräckligt vassa för att lösa de enskilda föremålen i stjärnsystemen tillräckligt bra för att mäta deras rörelser - särskilt när ett av dessa objekt är ett svart hål, bara synligt från den tunna "ackretionsskivan" av material runt dess huvudkropp . Så att studera dessa system kräver ofta att man analyserar mönstren i individuella ljusfrekvenser som kommer från systemen och använder dem för att dra slutsatser om vad som händer inuti dem.
LB-1 har en mycket ljus datakälla: Allt ljus som kommer från den normala B-stjärnan i systemet. Forskare kan mäta dess rörelser med hjälp av Doppler-effekten, vilket gör att ljusvåglängderna förlängs och ljuset verkar rödas när stjärnan rör sig bort från jorden och sedan blir lite blåare när det rör sig tillbaka mot jorden. Forskare kan spåra den Doppler-effekten i en serie utsläppslinjer - särskilt ljusa strålningsfrekvenser som motsvarar enskilda egenskaper hos stjärnan.
I Nature-dokumentet fann forskarna en annan utsläppslinje i systemet, Hα-linjen, som inte verkade komma från den normala stjärnan. De fann att det också visade en mild Doppler-effekt, vilket tyder på att dess källa rörde sig lite och antydde att den troligen kom från skivan med material runt ett osynligt svart hål i systemet. Vad de nya artiklarna hittade är att Nature-forskarna misslyckades med att helt avbryta informationen från den ljusa källan, stjärnan och från den svaga källan. Den uppenbara vridningen i Hα-linjen var en slags illusion skapad av ljus från följeslagaren och försvinner när du väl drar ifrån den källan. Vad som än gör Hα-linjen rör sig inte alls i förhållande till systemet.
"När det har påpekats är det väldigt lätt att förstå - det är inte något otydligt, och jag tror att de flesta astronomer skulle förstå argumentet och vara överens," Leo C. Stein, en universitet i Mississippi astrofysiker som inte heller var inblandad i något av dessa papper, berättade för Live Science.
Han sa att efter att ha sett de nya tidningarna var han "väldigt skeptisk" till det ursprungliga Naturpappers påstående om svarthålets massa.
Om Hα-linjen inte rör sig, betyder det en av två saker, University of California, Berkeley, astrofysikerna Kareem El-Badry och Eliot Quataert skrev i sitt papper, en av de två publicerade till arXiv som identifierade Hα-frågan.
"En tänkbar tolkning är att följeslagaren är ett svart hål med ännu högre massa än rapporterat," skrev de.
Kanske är det svarta hålet så häpnadsväckande i storlek att det inte verkar vinkla alls under sin följeslagare stjärnas gravitationella inflytande.
"Vi ser detta scenario som mycket osannolikt," skrev de.
Det finns inga andra bevis på ett så stort svart hål i systemet.
Så det mer troliga scenariot är att systemet innehåller ett mer typiskt svart hål mer eller mindre på skalan från solen, och Hα-linjen kommer från någon annan källa, som beskrivs i det andra arXiv-papperet, från ett större team från Katholieke Universiteit Leuven och Royal Observatory, båda i Belgien.
En tredje uppsats, från ett team av forskare från Nya Zeeland, Kanada och Australien, identifierade flera problem med Nature-dokumentet, inklusive att författarna förmodligen missbedömde avståndet till systemet. Det är övertygande, sa Stein, men Hα-frågan utgör ett mycket mer tydligt problem.
Systemet är fortfarande intressant, och El-Badry sa i en tweet att han ser fram emot att studera det mer detaljerat. Men det passar snyggare in i befintliga teorier om astrofysik, som lätt förklarar mindre svarta hål i denna rymdregion, men kämpar för att förklara hur ett mycket större svart hål kunde ha bildats.
"Detta är en berättelse om hur vetenskapen utvecklas," berättade Faherty till Live Science. "Forskare blev riktigt fascinerade eftersom det var ett slags intressant tryck på vad vi kan tänka på i vår teori om stjärnutveckling. Men vetenskapen fortskrider också när vi noggrant kontrollerar varandras arbete, och det är vad som hände i detta fall."
