En konstnärs intryck av en vit dvärgstjärna (till vänster) i omloppsbana runt ett svart hål och så nära att mycket av dess material dras bort. Insättning är en observation av värdklothopen, 47 Tucanae, fångad av NASA:s Chandra X-ray Observatory. Systemet (kallat X9) indikeras med pilen, och låg, medium, och högenergiröntgen är färgade röda, grön, och blå respektive. Kredit:Röntgen:NASA/CXC/University of Alberta/A.Bahramian et al.; Illustration:NASA/CXC/M.Weiss.
Astronomer har hittat bevis på en stjärna som piskar runt ett troligt svart hål två gånger i timmen. Det här kan vara den tightaste orbitaldans som någonsin setts av ett svart hål och en medföljande stjärna i vår egen Vintergatans galax.
Denna upptäckt gjordes med hjälp av två av NASA:s rymdbaserade teleskop, Chandra X-ray Observatory och NuSTAR, och Australia Telescope Compact Array i New South Wales, Australien.
Stjärnparet – känt som ett binärt par – finns i klothopen 47 Tucanae, en tät stjärnhop i vår galax omkring 14, 800 ljusår från jorden.
Medan astronomer har känt till binärt i många år, det var inte förrän 2015 som ett team ledd av forskare från Curtin University och International Center for Radio Astronomy Research (ICRAR) fann att det sannolikt bestod av ett svart hål som drog material från en medföljande stjärna.
Nya observationer från Chandra visar att systemet-känt som X9-ändras konsekvent i röntgenljusstyrka var 28:e minut, vilket sannolikt är hur lång tid det tar för följeslagningsstjärnan att göra en hel bana runt det svarta hålet.
Tillsammans med bevis på stora mängder syre i systemet, detta gör ett starkt argument för att X9 innehåller en vit dvärgstjärna som kretsar runt ett svart hål med bara 2,5 gånger avståndet mellan jorden och månen.
"Den här vita dvärgen är så nära det svarta hålet att material dras bort från stjärnan och dumpas på en skiva av materia runt det svarta hålet innan det faller in, " sa första författaren Dr Arash Bahramian, från University of Alberta i Kanada och Michigan State University i USA.
En konstnärs intryck av en vit dvärgstjärna (till vänster) i omloppsbana runt ett svart hål och så nära att mycket av dess material dras bort. Det finns en hotspot där gasen från den vita dvärgen träffar skivan av materia som virvlar runt det svarta hålet. Själva det svarta hålet är omgivet av ett moln av joniserad gas, som innehåller stora mängder syre. Kredit:Röntgen:NASA/CXC/University of Alberta/A.Bahramian et al.; Illustration:NASA/CXC/M. Weiss.
"Lyckligtvis för den här stjärnan, vi tror inte att den kommer att följa denna väg in i glömskan – den borde stanna i omloppsbana."
Även om den vita dvärgen inte verkar vara i fara att falla i eller slitas isär av det svarta hålet, dess öde är osäkert.
Docent James Miller-Jones, från Curtin University och ICRAR, sa, "Vi tror att stjärnan kan ha förlorat gas till det svarta hålet i tiotals miljoner år och vid det här laget har förlorat majoriteten av sin massa."
"Över tid, vi tror att stjärnans bana kommer att bli bredare och bredare eftersom ännu mer massa går förlorad, så småningom förvandlas till ett exotiskt föremål som liknar den berömda diamantplaneten som upptäcktes för några år sedan, " han sa.
Hur fick det svarta hålet en så nära följeslagare? En möjlighet är att det svarta hålet slogs sönder till en röd jättestjärna och när gas från stjärnans yttre regioner kastades ut bildades en binär som innehöll ett svart hål och en vit dvärg. Binärens bana skulle då ha krympt när gravitationella vågor sändes ut tills det svarta hålet började dra material från den vita dvärgen.
Gravitationsvågorna som produceras av det binära systemet har en frekvens som är för låg för att detekteras av de markbaserade anläggningarna som bekräftade förekomsten av gravitationsvågor förra året, men det är möjligt att rymdbaserade gravitationsvågobservatorier i framtiden kan vara tillräckligt känsliga att upptäcka dem.
Medförfattare Vlad Tudor, också från Curtin University nod av ICRAR, sa att en alternativ teori skulle involvera en neutronstjärna som snurras upp när material dras bort av det svarta hålet.
"Mycket som en snurra när du drar i snöret från mitten för att få det att gå - men den här teorin förklarar inte allt vi ser här, så vår bästa förklaring för närvarande är att vi har att göra med en vit dvärg i extremt nära anslutning till ett svart hål, " han sa.
