Астрономи су можда открили ‘мрачну’ топлоту

Ако смрт великих звезда за собом остави црне рупе, како верују астрономи, требало би да их буде стотине милиона раштрканих по Млечном путу. Проблем је што изоловане црне рупе нису видљиве.

Сада, тим предвођен Универзитетом Калифорније у Берклију, астрономи су по први пут открили шта би могла бити црна рупа која слободно лебди посматрајући сјај удаљене звезде док је њена светлост изобличена снажним гравитационим пољем објекта – стога – зове се микрогравитација.

Тим предводи дипломирани студент Кејси Лам и Јессица ЛовВанредни професор астрономије на Калифорнијском универзитету у Берклију процењује да је маса невидљивог компактног објекта између 1,6 и 4,4 пута већа од масе Сунца. Пошто астрономи верују да остаци мртве звезде морају бити тежи од 2,2 соларне масе да би се срушили у црну рупу, истраживачи УЦ Беркли упозоравају да би објекат могао бити неутронска звезда, а не црна рупа. Неутронске звезде су такође веома густи и компактни објекти, али је њихова гравитација уравнотежена унутрашњим неутронским притиском, што спречава даљи колапс у црну рупу.

Било да је у питању црна рупа или неутронска звезда, објекат је први тамни звездани остатак – звездани „дух“ – откривен лутајући галаксијом неповезан са другом звездом.

„Ово је прва плутајућа црна рупа или неутронска звезда која је откривена микрогравитационим сочивима“, рекао је Лу. „Употребом финијег сочива можемо да испитамо и измеримо ове изоловане, компримоване објекте. Мислим да смо отворили нови прозор за ове тамне објекте, који се не могу видети на други начин.“

Утврђивање колико ових компактних објеката насељава Млечни пут помоћи ће астрономима да схвате еволуцију звезда – посебно како оне умиру – и еволуцију наше галаксије, евентуално откривајући да ли је нека од невидљивих црних рупа примордијална црна рупа, што је он сматра Неки космолози верују да су велике количине произведене током Великог праска.

Анализа Лама, Луа и њиховог међународног тима прихваћена је за објављивање у Астропхисицал Јоурнал Леттерс. Анализа укључује још четири догађаја са микро сочива за које је тим закључио да нису узроковани црном рупом, иако су два вероватно узрокована белим патуљком или неутронском звездом. Тим је такође закључио да је вероватан број црних рупа у галаксији 200 милиона – отприлике оно што је већина теоретичара очекивала.

Исти подаци, различити закључци

Конкурентски тим из Научног института за свемирски телескоп (СТСцИ) у Балтимору анализирао је исти догађај микроленсинга и тврдио да је маса компактног објекта ближа 7,1 соларне масе и неоспорној црној рупи. Рад који описује анализу тима СТСцИ на челу са Каиласх Сахуприхваћен је за објављивање у Астропхисицал Јоурнал.

Оба тима су користила исте податке: фотометријска мерења сјаја удаљене звезде пошто је њена светлост била изобличена или „рефлектована“ од стране високо компресованог објекта, и астрономска мерења промене положаја удаљене звезде на небу као резултат гравитације. изобличење од стране објекта сочива. Оптички подаци су дошли из два истраживања микросочива: Оптицал Гравитатион Ленс Екперимент (ОГЛЕ), који користи телескоп од 1,3 метра у Чилеу којим управља Универзитет у Варшави, и Мицроленс посматрања у Астрофизици (МОА), који је монтиран на 1,8 -метарски телескоп на Новом Зеланду којим управља Универзитет у Варшави, Универзитет у Осаки. Астрономски подаци дошли су са НАСА-иног свемирског телескопа Хабл. СТСцИ управља научним програмом телескопа и спроводи његове научне операције.

Пошто су оба прецизна извиђања објектива ухватила исти објекат, он има два имена: МОА-2011-БЛГ-191 и ОГЛЕ-2011-БЛГ-0462, или скраћено ОБ110462.

Док истраживања попут ове откривају око 2.000 светлих звезда микроленсингом сваке године у Млечном путу, додавање астрономских података омогућило је тимовима да одреде масу и удаљеност компактног објекта од Земље. Тим који предводи Универзитет Калифорније, Беркли, проценио је да се налази између 2.280 и 6.260 светлосних година (700-1920 парсека), према центру Млечног пута и близу велике избочине која окружује централну супермасивну црну галаксију. рупа.

Процењено је да је СТСцИ јато удаљено око 5.153 светлосне године (1.580 парсека).

Тражим иглу у пласту сена

Лу и Лам су се први пут заинтересовали за тело 2020. године након што је СТСцИ тим првобитно закључио да Пет догађаја микроленсинга Оне које је Хабл посматрао – а све су трајале више од 100 дана, па би стога могле бити црне рупе – вероватно уопште нису узроковане компактним објектима.

Лу, која од 2008. тражи слободно плутајуће црне рупе, мислила је да ће јој подаци помоћи да боље процени њихову бројност у галаксији, која је отприлике процењена на између 10 милиона и милијарду. До сада су црне рупе величине звезда пронађене само као део бинарних звезданих система. Црне рупе се виде у бинарним облицима или у рендгенским зрацима, који настају када материјал са звезде падне на црну рупу, или помоћу савремених детектора гравитационих таласа, који су осетљиви на спајање две или више црних рупа. Али ови догађаји су ретки.

„Кејси и ја смо гледали податке и заиста смо се заинтересовали. Рекли смо: ‘Вау, нема црних рупа'“, рекао је Лу. То је невероватно, „иако је требало да буде тамо.“ „И тако, почели смо да гледамо податке. Да заиста није било црних рупа у подацима, ово се не би поклапало са нашим моделом колико црних рупа треба да буде у Млечном путу. Нешто је морало да се промени у разумевању црне рупе – било њихов број, брзина или маса.“

Када је Лахм анализирао фотометрију и астрометрију петоминутних догађаја у сочиву, био сам изненађен да један, ОБ110462, има карактеристике компактног тела: тело сочива је изгледало тамно, и стога није звезда; звездани сјај трајао је дуго, скоро 300 дана; Изобличење положаја позадинске звезде је такође било дугорочно.

Ламм је рекао да је дужина догађаја за сочиво главни савет. 2020. године показало се да је најбољи начин за тражење микросочива црних рупа да се траже веома дуги догађаји. Само 1% минутних догађаја сочива који се могу детектовати је вероватно из црних рупа, рекла је, тако да би гледање на све догађаје било као тражење игле у пласту сена. Али, према Ламму, око 40% догађаја микроленсинга који трају више од 120 дана вероватно су црне рупе.

„Колико дуго траје светли догађај је наговештај колико масивно сочиво у предњем плану савија светлост позадинске звезде“, рекао је Ламм. „Дужи догађаји су највероватније последица црних рупа. Ово није гаранција, јер трајање светлог прстена зависи не само од тога колико је масивно сочиво у предњем плану, већ и од тога колико брзо се сочиво у предњем плану и звезда у позадини крећу у односу на Међутим, добијањем мерења за привидну локацију позадинске звезде, можемо потврдити да ли је сочиво у предњем плану заиста црна рупа.“

Према Луу, гравитациони ефекат ОБ110462 на светлост позадинске звезде био је изненађујуће дуг. Требало је око годину дана да звезда засветли до свог врхунца 2011. године, а затим око годину дана да се врати у нормалу.

Више података ће разликовати црну рупу од неутронске звезде

Да би потврдили да је ОБ110462 резултат изузетно компактног објекта, Лов и Лам су затражили више астрономских података од Хабла, од којих су неки стигли прошлог октобра. Ови нови подаци су показали да се промена положаја звезде због гравитационог поља сочива још увек може посматрати 10 година након догађаја. Још Хаблових опсервација микроленсинга провизорно је заказано за јесен 2022.

Анализа нових података потврдила је да је ОБ110462 највероватније црна рупа или неутронска звезда.

Лов и Лам сумњају да су различити закључци два тима последица чињенице да астрономски и фотометријски подаци дају различите мере релативних кретања предњих и стражњих објеката. Астролошка анализа се такође разликује између ова два тима. Тим са Универзитета у Берклију тврди да још није могуће разликовати да ли је објекат црна рупа или неутронска звезда, али се надају да ће у будућности решити неслагање са више Хаблових података и побољшаном анализом.

„Колико год бисмо дефинитивно рекли да је то црна рупа, требало би да пријавимо сва дозвољена решења,“ рекао је Лу. „Ово укључује и црне рупе мање масе, а можда чак и неутронску звезду.“

„Ако не можете да верујете у кривину светлости, у осветљеност, то значи нешто важно. Ако не можете да верујете у ситуацију у односу на време, то вам говори нешто важно“, рекао је Лам. „Дакле, ако је један од њих погрешан, морамо да разумемо зашто. Или друга могућност је да је оно што меримо у два скупа података тачно, али наш модел није тачан. Фотометријски и астрометријски подаци потичу из истог физичког процеса, што значи да осветљеност и положај морају бити конзистентни. једни са другима. Дакле, ту нешто недостаје.“

Обе групе су такође процениле брзину тела ултрафиног сочива. Лу/Лам тим је пронашао релативно умерену брзину, мање од 30 километара у секунди. Тим СТСцИ пронашао је необично велику брзину, 45 км/с, што су протумачили као резултат додатног ударца који је такозвана црна рупа добила од супернове коју је генерисала.

Лов тумачи процену мале брзине њеног тима као могућу подршку новој теорији да црне рупе нису резултат супернова – што је данас преовлађујућа претпоставка – већ уместо тога потичу од неуспешних супернова које не праве сјајан прскање у универзуму или дају резултат црна рупа ударац.

Лу и Ламов рад подржавају Национална научна фондација (1909641) и Национална управа за аеронаутику и свемир (ННГ16ПЈ26Ц, НАСА ФИННЕСС 80НССЦ21К2043).