Astronomer har været fascineret af kugleformede klynger, lige siden de først blev observeret i det 17. århundrede. Disse sfæriske stjerner af stjerner er blandt de ældste kendte stjernesystemer i universet, der går tilbage til det tidlige univers, da galakser lige begyndte at vokse og udvikle sig. Sådanne klynger kredser omkring de fleste galakser centre, hvor over 150 vides at tilhøre Mælkevejen alene.
En af disse klynger er kendt som NGC 3201, en klynge, der ligger ca. 16.300 lysår væk i den sydlige stjernebilledet Vela. Ved hjælp af ESO's Very Large Telescope (VLT) ved Paranal-observatoriet i Chile studerede et team af astronomer for nylig denne klynge og bemærkede noget meget interessant. Ifølge den undersøgelse, de frigav, ser denne klynge ud til at have et sort hul indlejret i det.
Undersøgelsen optrådte i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society under titlen "En løsrevet stjernemasse kandidat i sort hul i den kugleformede klynge NGC 3201". Undersøgelsen blev ledet af Benjamin Giesers fra Georg-August-Universitetet i Göttingen og omfattede medlemmer fra Liverpool John Moores University, Queen Mary University of London, Leiden Observatory, Institute of Astrophysics and Space Sciences, ETH Zurich og Leibniz Institute til Astrophysics Potsdam (AIP).
Af hensyn til deres undersøgelse stolede teamet på Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) -instrumentet på VLT for at observere NGC 3201. Dette instrument er unikt på grund af den måde, det giver astronomer til at måle bevægelser af tusinder af langt væk stjerner på samme tid . I løbet af deres observationer fandt holdet, at en af klyngens stjerner blev kastet rundt i hastigheder på flere hundrede kilometer i timen og med en periode på 167 dage.
Som Giesers forklarede i en ESO-pressemeddelelse:
“Det kredsede om noget, der var helt usynligt, som havde en masse mere end fire gange solen - dette kunne kun være et sort hul! Den første findes i en kugleformet klynge ved direkte at observere dens tyngdekrafttræk.”
Denne konstatering var temmelig uventet og udgør første gang, at astronomer har været i stand til at opdage et inaktivt sort hul i hjertet af en kugleformet klynge - hvilket betyder, at det ikke i øjeblikket er akkrediterende stof eller omgivet af en glødende skive af gas. De var også i stand til at estimere det sorte huls masse ved at måle stjernens bevægelser omkring den og dermed ekstrapolere det enorme tyngdekrafttræk.
Fra dets observerede egenskaber bestemte holdet, at den hurtigt bevægende stjerne er omkring 0,8 gange massen af vores Sol og massen af dens sorte huls modstykke til at være omkring 4,36 gange Solens masse. Dette sætter det i kategorien "stjernemasse sort hul", som er stjerner, der overstiger den maksimale massegodtgørelse for en neutronstjerne, men er mindre end supermassive sorte huller (SMBH'er) - der findes i centrum for de fleste galakser.
Denne konstatering er yderst betydelig, og ikke kun fordi det var første gang, at astronomer har observeret et stjernemasse sort hul i en kugleformet klynge. Derudover bekræfter det, hvad forskere har mistænkt i et par år nu takket være nylige radio- og røntgenundersøgelser af kugleformede klynger og påvisning af tyngdekraftsbølgesignaler. Grundlæggende indikerer det, at sorte huller er mere almindelige i kugleformede klynger end tidligere antaget.
”Indtil for nylig blev det antaget, at næsten alle sorte huller ville forsvinde fra kugleklynger efter kort tid, og at systemer som dette ikke engang skulle eksistere!” sagde Giesers. ”Men det er klart, at dette ikke er tilfældet - vores opdagelse er den første direkte detektion af tyngdekraften af et sort hul i stjernemassen i en kugleformet klynge. Denne konstatering hjælper med at forstå dannelsen af kugleformede klynger og udviklingen af sorte huller og binære systemer - vitale i sammenhæng med forståelsen af gravitationsbølgekilder. ”
Denne konstatering var også betydelig i betragtning af at forholdet mellem sorte huller og kugleformede klynger forbliver et mystisk, men meget vigtigt. På grund af deres høje masser, kompakte volumener og store aldre, tror astronomer, at klynger har produceret et stort antal stjernemasse sorte huller i løbet af universets historie. Denne opdagelse kunne derfor fortælle os meget om dannelsen af kugleformede klynger, sorte huller og oprindelsen af gravitationsbølgebegivenheder.
Og sørg for at nyde denne ESO-podcast, der forklarer den nylige opdagelse:
