For to uger siden (27. november) offentliggjorde astronomer et papir i tidsskriftet Nature, hvor de hævdede, at de havde fundet et umuligt gigantisk sort hul ikke så langt fra Jorden. Hvis de var korrekte, ville det have været et stort chok for astrofysik, opadgående teorier om, hvordan og hvor sådanne enorme sorte huller dannes. Men det ser ud til, at de sandsynligvis var forkert.
Forskerne troede, at de havde fundet det sjældne, enorme sorte hul, 70 gange massen af vores sol, som en del af et binært system kendt som LB-1, der er 15.000 lysår fra Jorden. Men nu fandt to uafhængige papirer, der blev offentliggjort til arXiv-databasen i denne uge, det samme grundlæggende problem med denne påstand: Den var afhængig af bevis for, at det usynlige sorte hul svingede meget lidt, da dens tunge ledsagerstjerne, kendt som B-stjerne, rullede rundt om det . Forskellen mellem det sorte huls svage vridning og stjernens hurtige bevægelse antydede, at det sorte hul var meget større - hvis de var tættere på hinandens størrelse, ville du forvente, at det sorte hul bevægede sig så meget som stjernen. Ifølge de to nye artikler fortolkede forskerne imidlertid, hvad de så i lyset fra det fjerne system.
Forestil dig en sumobrydere, der pisker en bowlingkugle rundt i cirkler i slutningen af en lang kæde. Det er stort set, hvordan modellen for dette system fungerede i Nature-papiret. Kæmperen i dette scenarie (det sorte hul) skiftede lidt frem og tilbage for at kompensere for vægten på bolden (ledsagerstjernen), men bolden vil gøre det meste af bevægelsen. Hvis du kendte bowlingkuglens masse og vidste, hvor meget de bevægede sig hver, kunne du beregne massen på sumobryderen.
Problemet er, at den vrikende smule lys, som forskerne bygger påstanden om - kaldet "Hα-emissionslinjen" - nu ser ud til, at den overhovedet ikke kom fra det sorte hul. Det betyder, at den tankemæssige massemåling sandsynligvis er forkert.
"Du har denne" B-stjerne med stor masse ", og det er den ene komponent. Og så er det sorte hul den anden komponent," sagde Jackie Faherty, en astrofysiker ved American Museum of Natural History i New York City, der ikke var t involveret i nogen af disse papirer. "Så du har disse to ting, som du kigger på, men de kan blandes sammen med hinanden."
Teleskoper på Jorden er generelt ikke skarpe nok til at løse de individuelle objekter i stjernesystemer godt nok til at måle deres bevægelser - især når et af disse objekter er et sort hul, kun synligt fra den tynde "akkretionsskive" af materiale omkring dets hovedlegeme . Så at studere disse systemer kræver ofte at man analyserer mønstrene i individuelle lysfrekvenser, der kommer fra systemerne, og bruger dem til at drage konklusioner om, hvad der sker inden i dem.
LB-1 har en meget lys datakilde: Alt lys slukker for den normale B-stjerne i systemet. Forskere kan måle dens bevægelser ved hjælp af Doppler-effekten, der får lysbølgelængderne til at forlænges, og lyset ser ud til at rødme, når stjernen bevæger sig væk fra Jorden og derefter blive lidt blåere, når den bevæger sig tilbage mod Jorden. Forskere kan spore denne Doppler-effekt i en række emissionslinjer - især lyse frekvenser af stråling, der svarer til stjernernes individuelle træk.
I Nature-papiret fandt forskerne en anden emissionslinje i systemet, Hα-linjen, der ikke så ud til at komme fra den normale stjerne. De fandt, at det også viste en mild Doppler-effekt, hvilket antydede, at kilden bevægede sig lidt, og antydede, at den sandsynligvis kom fra disken med materiale omkring et uset sort hul i systemet. Hvad de nye artikler fandt, er, at Nature-forskerne ikke fuldstændigt adskilt dataene fra den lyse kilde, stjernen og fra den svage kilde. Den tilsyneladende vrikke i Hα-linjen var en slags illusion skabt af lys fra ledsagerstjernen, og forsvinder, når du korrekt trækker fra denne kilde. Uanset hvad der gør Hα-linjen bevæger sig overhovedet ikke i forhold til systemet.
"Efter at det er blevet påpeget, er det meget let at forstå - det er ikke noget uklart, og jeg tror, at de fleste astronomer ville forstå argumentet og være enige," Leo C. Stein, et astrofysiker-universitet i Mississippi, som heller ikke var involveret i nogen af disse papirer, fortalte Live Science.
Han sagde, at efter at have set de nye papirer, var han "meget skeptisk" over det oprindelige Nature-papir påstand om det sorte huls masse.
Hvis Hα-linjen ikke bevæger sig, betyder det en af to ting, University of California, Berkeley, astrofysikere Kareem El-Badry og Eliot Quataert skrev i deres papir, en af de to, der blev offentliggjort til arXiv, der identificerede Hα-spørgsmålet.
”En tænkelig fortolkning er, at ledsageren er et sort hul med endnu højere masse end rapporteret,” skrev de.
Måske er det sorte hul så overvældende i størrelse, at det ikke ser ud til at vrikke overhovedet under sin ledsagerstjernens tyngdepåvirkning.
”Vi betragter dette scenarie som meget usandsynligt,” skrev de.
Der er ingen andre beviser for et så stort sort hul i systemet.
Så det mere sandsynlige scenario er, at systemet indeholder et mere typisk sort hul mere eller mindre i solskalaen, og Hα-linjen kommer fra en anden kilde, som skitseret i det andet arXiv-papir, fra et større hold fra Katholieke Universiteit Leuven og Royal Observatory, begge i Belgien.
Et tredje dokument fra et team af forskere fra New Zealand, Canada og Australien identificerede flere problemer med Nature-papiret, herunder at forfatterne sandsynligvis forkert vurderede afstanden til systemet. Det er overbevisende, sagde Stein, men Hα-spørgsmålet udgør et langt mere ligefrem problem.
Systemet er stadig interessant, og El-Badry sagde i en tweet, at han ser frem til at studere det mere detaljeret. Men det passer mere pænt i eksisterende teorier om astrofysik, der let forklarer mindre sorte huller i dette område af rummet, men kæmper for at forklare, hvordan et meget større sort hul kunne have dannet sig.
"Dette er en historie om, hvordan videnskaben skrider frem," fortalte Faherty til Live Science. "Forskere blev virkelig fascinerede, fordi det var et slags interessant skub til det, vi kunne overveje i vores teori om stjernernes evolution. Men videnskaben skrider også frem, når vi omhyggeligt tjekker hinandens arbejde, og det er, hvad der skete i dette tilfælde."
