Zdá se, že ta „monstrum černá díra“, kterou vědci našli, není přece jen tak monstrózní. Ale najít chyby a pracovat na jejich nápravě v tom, jak věda postupuje kupředu.
V nedávné studii (srovnávaná studie zveřejněná 27. listopadu) tým vědců informoval o objevu binárního systému LB-1, který obsahuje hvězdu a, podle zjištění, doprovod černé díry 70krát větší než hmotnost našeho slunce. To byla hlavní zpráva, černé díry hvězdné hmoty (černé díry vytvořené gravitačním zhroucením hvězdy) jsou obvykle menší než polovina masivní. Ale zatímco studie vedená Jifengem Liuem z Národní astronomické observatoře Číny (NAOC) Čínské akademie věd byla vzrušující, mýlila se také.
Tento týden vyšly tři nové noviny, které znovu přezkoumaly zjištění z Liuovy studie, a tyto studie říkají, že černá díra LB-1 není ve skutečnosti tak masivní.
Podivné černé díry
Černé díry s hvězdnou hmotností jsou obvykle identifikovány jasnými rentgenovými emisemi, které pocházejí z plynu, který objekty hromadí nebo přitahují, od svých společenských hvězd. Ale černá díra spatřená v LB-1 je "neinteraktivní"; jinými slovy, nedrží plyn ze své hvězdy, takže jej nelze najít prostřednictvím jasných emisí. Vědci si myslí, že existuje mnoho příkladů tohoto typu černé díry ve vesmíru, ale protože tyto objekty lze jen těžko spatřit, existuje jen málo pozorování, která ukazují, kolik jich může být venku.
Aby bylo možné stanovit, že systém měl černou díru, musel tým Liu nepřímo najít a prostudovat předmět sledováním pohybu v Dopplerově posunu hvězdy systému a temně červené emisní čáry.
Podle Dopplerova jevu se objekty pohybující se na Zemi zdají modré, protože světelné vlnové délky se zkracují, a červené, když se od nás vzdálí, protože vlnové délky se prodlužují. Emisní čára, známá jako emisní čára H-alfa, je spektrální čára nebo tmavá čára ve spektru. Spektrální linie se často používají k identifikaci atomů nebo molekul a tato specifická linie je tvořena vodíkovými elektrony. Liuův tým dokončil svou práci za předpokladu, že tato čára pochází z akrečního disku kolem černé díry.
Měřením změn v Dopplerově posunu mohli vědci určit rychlost objektů a tím i jejich hmotnost. "Kdyby hvězda a společník zrychlili stejné množství, znamenalo by to, že mají stejnou hmotnost, a pokud člověk zrychluje mnohem méně, bylo by to mnohem těžší," University of California, Berkeley, doktorand astronomie Kareem El-Badry , spoluautor jednoho ze tří příspěvků analyzujících tyto výsledky, řekl. Takže při měření kroutícího se pohybu emise pocházející z (z čeho Liu tým předpokládal) byla černá díra, Liu tým určil, že rychlost černé díry musí znamenat, že byla extrémně masivní pro černou díru hvězdné hmotnosti.
Teď, kdyby emise ve skutečnosti pocházela z černé díry a pohybovala se, jak hlásili, znamenalo by to opravdu, že v systému byl extrémně masivní předmět, vysvětlil El-Badry.
Hlavní problém s tímto závěrem? Ukazuje se, že tato emisní linie, jejíž pohyb sloužil jako hlavní důkaz navrhovaného ultramasivního objektu, nebyla kroutící. Ve skutečnosti se to vůbec nehýbalo, objevily se nové noviny, které se týkaly závěrů týmu Liu.
Odvážný nárok
Možná jste v posledních několika týdnech slyšeli mluvit o „nemožné“ černé díře 70 solárních hmot. V dnešní dávce studené vody tvrdíme, že data byla nesprávně interpretována a neexistuje důkaz o neobvykle masivní BH. 1 / https://t.co/hWLhvaFK1F pic.twitter.com/FoEPifPegcDecember 10, 2019
Tvrzení o podivně masivním objevu černé díry El-Badryho poprvé zasáhlo jako podivné, protože tento typ černé díry nebyl s takovou hmotou nikdy pozorován. „Moje první myšlenka, když vyšel papír, je takové odvážné tvrzení, že důkazy by měly být opravdu dobré,“ řekla El-Badry Space.com. "Vždy byste měli mít otevřenou mysl, ale v tomto případě byl nárok rozhodně mimořádný a důkazy byly trochu nejistější."
Hlavním problémem, který El-Badry zjistil, bylo to, že emisní vedení se zdálo jen pohybující se; ve skutečnosti to nebylo kroutí.
El-Badry a Eliot Quataert, profesor astronomie a fyziky na UC Berkeley, zveřejnili svou analýzu v pondělí (9. prosince) na předtiskový server arXiv. Jejich práce byla také publikována v časopise Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti.
Chybí absorpční linie
Jak tedy může emisní vedení „vypadat, že se pohybuje“? No, stalo se to tak, že se postavili na absorpční linii, která vytvořila iluzi.
Abyste pochopili iluzi, musíte nejprve vědět, co je absorpční linie. Vnější atmosférické vrstvy obklopující hvězdy slouží jako absorbující materiál pro pohlcování světla přicházejícího z hvězdy. Když vědci studují spektrum světla přicházejícího z hvězd, mohou vidět absorpční linie, které jsou vytvářeny atomy v atmosféře přecházející mezi atomovými stavy.
S hvězdou v LB-1 byla absorpční linie „skrytá“ emisní linkou, řekla El-Badry. Taková situace může vyvolat iluzi, že se emisní čára pohybuje, což vyvolává dojem Dopplerova posunu, který El-Badry a vědci za ostatními články vysvětlili a ukázali ve studiích. Jednoduše odečtením absorpční linky od měření emisní linky, El-Badry a Quataert, kteří použili pro svou studii stejná data jako Liuův tým, zjistili, že emisní linie se vůbec nehýbala.
Bez pohybu této emise, Todd Thompson, profesor katedry astronomie na Ohio State University, který se nezúčastnil žádného z těchto dokumentů, vysvětlil Space.com, existují dva možné interpretace. Buď druhý objekt v systému je mnohem masivnější, než kdy byl pozorován (více než 70 solárních hmot), nebo mnohem pravděpodobnější, že v LB-1 by mohla být pouze černá díra průměrné velikosti a emisní vedení pochází z někde jinde, řekl Thompson.
"Něco tam je. Je to jen proto, že je to pravděpodobně jen pravidelná černá hvězdná hmota," řekla Jackie Faherty, vedoucí vědecká pracovnice v Americkém přírodovědném muzeu v New Yorku a spoluhostitelka "StarTalk Radio", řekl Space .com. Faherty nebyl zapojen do žádného z těchto dokumentů.
Protože však emisní čára pravděpodobně nepochází z černé díry, vědci nemohou získat přesný odhad hmotnosti černé díry. Analýza týmu El-Badryho však naznačuje, že černá díra je s největší pravděpodobností mezi 5 a 20 solárními hmotami, které, jak je popsáno v jejich článku, „se zdají být nejpravděpodobnější“.
Objev ... zatčen?
Objevily se dva další dokumenty, které také přehodnocují tvrzení Liuova týmu. Jeden, studie vedená novozélandským teoretickým astronomem J.J. Eldridge, který byl publikován pro arXiv, zaujal teoretický přístup k analýze systému. Vědci v této studii simulovali velkou knihovnu různých druhů binárních systémů, aby zjistili, zda by vědci nenašli binární data, která by odpovídala pozorovaným údajům pro LB-1. Našli několik, které dokázaly, ale žádné s černými dírami o hmotnosti 70 solárních hmot.
Druhá studie, publikoval také arXiv a vedl jej Michael Abdul-Masih z Astronomického ústavu univerzity KU Leuven v Belgii, podobný přístup jako El-Badry's. Namísto použití stejných dat jako Liuův tým však tito vědci shromáždili své vlastní spektrum binárního systému pomocí jiného dalekohledu. Také provedli simulace, ve kterých umístili absorpční linii pod emisní linku, aby zjistili, zda se emise pohybovala jako v LB-1. V těchto simulacích tým Abdul-Masih zjistil, že se linie zdá, že se pohybuje tam a zpět, což poskytuje další důkazy, že emisní linie v systému vypadá pouze tak, že se pohybuje.
Uplatnění pro LB-1
„Zdálo se, že to je až příliš vzrušující, než aby to byla pravda,“ řekl Faherty. Dodala však, „toto je také způsob, jakým věda postupuje.“
Faherty zdůraznila, že „je to v pořádku, aby se to stalo.… Je to jen oprava předchozího výsledku… je v pořádku mít takovou situaci,“ dodala. "Věda postupuje a postupuje kupředu."
Tyto následné studie poskytly důkaz, že sekundární objekt v LB-1 není ve skutečnosti ultrarare, ultramasivní černá díra. Je to však stále mimořádně zajímavý objekt a stojí za to si ho dále prohlédnout, řekla El-Badry.
Protože na původní studii bylo tolik pozornosti, včetně těchto následných analýz, zvýšil se zájem o studium systému LB-1 a podobných systémů.
Díky identifikaci a studiu neinteragujících černých děr, jako jsou ty spojené s LB-1, se vědci mohou dozvědět více o těchto nepolapitelných objektech. Říká se, že jsou obyčejné ve vesmíru, je těžké je najít, protože nevytvářejí jasné rentgenové emise.
„Je velmi zajímavé hledat tyto neinteraktivní černé díry a určitě našli velmi zajímavý systém,“ řekl Thompson. Existuje „populace, která musí být venku z černých děr ve hvězdných binárních souborech, kde neexistuje žádná aktivní interakce mezi oběma složkami,“ dodal.
Kromě toho by mohlo být zajímavé, kdyby vědci pokračovali ve zkoumání, odkud přesně tato emisní čára H-alfa pochází. Dokumenty, které znovu zkoumají LB-1, naznačují, že „je možné, že za to může odpovídat oběžníkový materiál, ale je to mírné tajemství… je v pořádku, že se do výsledku zapojí nějaké tajemství,“ řekl Faherty.
Space.com oslovil tým Liu k vyjádření a Liu řekl, že „píšeme referát, abychom vyřešili všechny tyto obavy.“ Dodal, že jeho tým očekává, že papír vyjde někdy příští týden.
- Co jsou černé díry?
- Kvíz Black Hole: Jak dobře znáte nejpodivnější výtvory přírody?
- Eureka! Vědci fotografují černou díru poprvé
