En bild av den centrala regionen i starburst-galaxen M82. Bildkredit: NASA Klicka för förstoring
Forskare som använder NASA: s Rossi X-ray Timing Explorer har hittat en dömd stjärna som kretsar kring vad som verkar vara ett medelstort svart hål? en teoretiserad "mellan-" kategori av svart hål som har undvikit bekräftelse och frustrerade forskare i mer än ett decennium.
Med upptäckten av stjärnan och dess omloppsperiod är forskare nu ett steg bort från att mäta massan på ett sådant svart hål, ett steg som skulle hjälpa till att verifiera dess existens. Stjärnans period och plats passar redan in i huvudteorin om hur dessa svarta hål kunde bildas.
Ett team under ledning av prof. Philip Kaaret från University of Iowa, Iowa City, meddelade dessa resultat idag i Science Express. Resultaten kommer också att visas i 27 januari-numret av Science.
"Vi fångade denna annars vanliga stjärna i ett unikt stadium i dess utveckling, mot slutet av sitt liv när den har uppblåst i en röd jättefas," sade Kaaret. ”Som ett resultat rusar gas från stjärnan in i det svarta hålet, vilket gör att hela regionen tänds. Detta är en väl studerad himmelregion, och vi såg stjärnan med lite tur och mycket uthållighet. ”
Ett svart hål är ett föremål som är så tätt och med en gravitationskraft så intensiv att ingenting, inte ens ljus, kan undkomma sitt drag en gång inom dess gräns. En svart hålregion blir synlig när materien faller mot den och värms till höga temperaturer. Detta ljus släpps ut innan frågan passerar gränsen, kallad händelshorisonten.
Vår galax är fylld med miljoner svarta hål i stjärnmassa, var och en med massan av några få solar. Dessa bildas från kollaps av mycket massiva stjärnor. De flesta galaxer har i grunden ett supermassivt svart hål som innehåller massan miljoner till miljarder solar begränsade till ett område som inte är större än vårt solsystem. Forskare vet inte hur dessa formas, men det medför troligtvis kollaps av enorma mängder primordial gas.
"Under det senaste decenniet har flera satelliter hittat bevis på en ny klass av svarta hål, som kan vara mellan 100 och 10.000 solmassor," säger Dr Jean Swank, projektforskare vid Rossi Explorer vid NASA: s Goddard Space Flight Center, Greenbelt , Md. ”Det har diskuterats massorna och hur dessa svarta hål skulle bildas. Rossi har gett större ny insikt. ”
Dessa misstänkta svarta hål i mitten av massan kallas ultra-lysande röntgenobjekt eftersom de är ljusa källor till röntgenstrålar. I själva verket har de flesta av dessa uppskattningar av svart hålmassa endast baserats på en beräkning av hur stark en gravitationskraft behövs för att producera ljus med en given intensitet.
Kaarets grupp vid University of Iowa, som inkluderar prof. Cornelia Lang och Melanie Simet, en grundutbildare, gjorde en mätning som kan användas i ekvationen för att direkt beräkna massa. Med hjälp av enkel Newtons fysik kan forskare beräkna ett objektsmassa när de känner till en omloppsperiod och hastighet för mindre föremål som roterar runt det.
"Vi hittade en stigning och fall i röntgenbelysning var 62: e dag, sannolikt orsakad av följeslagarens stjärnbana runt det svarta hålet," säger Simet. ? Hastigheten kommer dock att vara svår att fastställa eftersom stjärnan är belägen i ett så dammtäckt område. Detta gör det svårt för optiska och infraröda teleskop att observera stjärnan och göra hastighetsberäkningar. Men för närvarande är det mycket avslöjande att känna till omloppsperioden.
Det misstänkta svartmassan i mitten av massan, känd som M82 X-1, är ett väl studerat ultraluminerande röntgenobjekt i ett närliggande stjärnkluster som innehåller ungefär en miljon stjärnor packade in i en region som bara är omkring 100 ljusår över. En ledande teori föreslår att en mängd stjärnkollisioner under en kort period i en fullsatt region kommer att skapa en kortlivad gigantisk stjärna som kollapsar i ett svart hål i 1 000 solmassa. Klustret nära M82 X-1 har en tillräckligt hög densitet för att bilda ett sådant svart hål. Ingen normal följeslagare kunde ge tillräckligt med bränsle för att M82 X-1 skulle skina så ljust. Men den 62-dagars omloppsperioden innebär att följeslagaren måste ha en mycket låg täthet. Detta passar scenariot med en uppblåst supergigantstjärna som förlorar massan i en hastighet som är tillräckligt hög för att driva M82 X-1.
"Med denna upptäckt av omloppsperioden har vi nu en konsekvent bild av hela utvecklingen av en svartmassa-binär med halvmassa," sade Kaaret. ”Det bildades i ett” super ”stjärnkluster; svarta hålet fångade sedan en följeslagare stjärna; följeslagaren stjärna utvecklades till jätte scenen; och vi ser det nu som en extremt lysande röntgenkälla eftersom följeslagaren har expanderat och matar det svarta hålet. ”
Originalkälla: NASA News Release
