Accretion av gas till ett stjärnsvart hål från dess blå följeslagare, genom en trunkerad accretion disk (Artist impression). Kredit:YU Jingchuan, Beijing Planetarium, 2019.
Ett internationellt team under ledning av professor LIU Jifeng från Kinas nationella astronomiska observatorium vid den kinesiska vetenskapsakademin (NAOC) upptäckte ett stjärnigt svart hål med en massa 70 gånger större än solen. Monstersvarta hålet ligger 15, 000 ljusår från jorden och har fått namnet LB-1 av forskarna.
Vintergatans galax beräknas innehålla 100 miljoner stjärnsvarta hål – kosmiska kroppar som bildas genom kollapsen av massiva stjärnor och så tätt att inte ens ljus kan fly. Tills nu, forskare hade uppskattat massan av ett enskilt stjärnigt svart hål i vår galax till högst 20 gånger solens. Men upptäckten av ett enormt svart hål av ett kinesiskt-ledda team av internationella forskare har störtat det antagandet.
Laget, leds av prof. LIU Jifeng från Kinas nationella astronomiska observatorium vid den kinesiska vetenskapsakademin (NAOC), upptäckte ett stjärnsvart hål med en massa 70 gånger större än solen. Monstersvarta hålet ligger 15 tusen ljusår från jorden och har fått namnet LB-1 av forskarna. Upptäckten redovisas i senaste numret av Natur .
Upptäckten kom som en stor överraskning. "Svarta hål med sådan massa borde inte ens existera i vår galax, enligt de flesta av de nuvarande modellerna av stjärnutveckling, ", sa Prof. LIU. "Vi trodde att mycket massiva stjärnor med den kemiska sammansättningen som är typisk för vår galax måste avge det mesta av sin gas i kraftfulla stjärnvindar, när de närmar sig slutet av sitt liv. Därför, de borde inte lämna efter sig en så massiv kvarleva. LB-1 är dubbelt så massiv som vad vi trodde var möjligt. Nu måste teoretiker anta utmaningen att förklara dess bildande."
Tills för bara några år sedan, stjärnsvarta hål kunde bara upptäckas när de slukade gas från en medföljande stjärna. Denna process skapar kraftfulla röntgenstrålar, kan upptäckas från jorden, som avslöjar närvaron av det kollapsade föremålet.
Den stora majoriteten av stjärnornas svarta hål i vår galax är inte engagerade i en kosmisk bankett, fastän, och avger därför inte avslöjande röntgenstrålar. Som ett resultat, endast omkring två dussin galaktiska stjärnsvarta hål har väl identifierats och uppmätts.
För att motverka denna begränsning, Prof. LIU och medarbetare undersökte himlen med Kinas Large Sky Area Multi-Object Fibre Spectroscopic Telescope (LAMOST), letar efter stjärnor som kretsar kring ett osynligt föremål, dras av sin gravitation.
Denna observationsteknik föreslogs först av den visionära engelske vetenskapsmannen John Michell 1783, men det har bara blivit genomförbart med de senaste tekniska förbättringarna av teleskop och detektorer. Fortfarande, En sådan sökning är som att leta efter den ökända nålen i en höstack:bara en av tusen stjärnor kan cirkla runt ett svart hål.
Efter den första upptäckten, världens största optiska teleskop – Spaniens 10,4-m Gran Telescopio Canarias och 10-m Keck I-teleskopet i USA – användes för att bestämma systemets fysiska parametrar. Resultaten var inget mindre än fantastiska:En stjärna åtta gånger tyngre än solen kretsade runt ett svart hål med 70 solmassor var 79:e dag.
Upptäckten av LB-1 passar bra med ytterligare ett genombrott inom astrofysik. Nyligen, Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) och Virgo gravitationsvågdetektorer har börjat fånga krusningar i rymdtiden orsakade av kollisioner av svarta hål i avlägsna galaxer. Spännande nog, de svarta hålen som är involverade i sådana kollisioner är också mycket större än vad som tidigare ansågs vara typiskt.
Den direkta iakttagelsen av LB-1 bevisar att denna population av övermassiva stjärnsvarta hål existerar även i vår egen bakgård. "Denna upptäckt tvingar oss att ompröva våra modeller av hur svarta hål i stjärnorna bildas, " sa LIGO-direktör Prof. David Reitze från University of Florida i USA.
"Detta anmärkningsvärda resultat tillsammans med LIGO-Jungfru-detekteringarna av binära svarta hålskollisioner under de senaste fyra åren pekar verkligen mot en renässans i vår förståelse av svarta håls astrofysik, sa Reitze.