Et billede af den centrale region i starburst-galaksen M82. Billedkredit: NASA Klik for større billede
Forskere, der bruger NASAs Rossi X-ray Timing Explorer, har fundet en dødsdømt stjerne, der kredser omkring det, der ser ud til at være et mellemstort sort hul? en teoretisk kategori ”mellem” kategori af sort hul, der har undgået bekræftelse og frustreret forskere i mere end et årti.
Med opdagelsen af stjernen og dens orbitalperiode er forskere nu et skridt væk fra at måle massen af et sådant sort hul, et trin, der kan hjælpe med at bekræfte dens eksistens. Stjernens periode og placering passer allerede ind i hovedteorien om, hvordan disse sorte huller kunne dannes.
Et team ledet af prof. Philip Kaaret fra University of Iowa, Iowa City, annoncerede disse resultater i dag i Science Express. Resultaterne vises også i 27. januar-udgaven af Science.
”Vi fangede denne ellers almindelige stjerne i en unik fase i dens udvikling, mod slutningen af dens liv, når den er oppustet til en rød gigantisk fase,” sagde Kaaret. ”Som et resultat spildes gas fra stjernen ind i det sorte hul, hvilket får hele regionen til at lyse op. Dette er en godt studeret himmelregion, og vi opdagede stjernen med lidt held og meget udholdenhed. ”
Et sort hul er et objekt, der er så tæt og med en tyngdekraft, der er så intens, at intet, ikke engang lys, kan undslippe dets træk en gang inden for dets grænse. Et sort hulområde bliver synligt, når materien falder mod det og opvarmes til høje temperaturer. Dette lys udsendes, før sagen krydser grænsen, kaldet begivenhedshorisonten.
Vores galakse er fyldt med millioner af sorte huller i stjernemasse, hver med massen af et par solskin. Disse dannes fra sammenbruddet af meget massive stjerner. De fleste galakser besidder i deres kerne et supermassivt sort hul, der indeholder massen fra millioner til milliarder af solskin begrænset til et område, der ikke er større end vores solsystem. Forskere ved ikke, hvordan disse former sig, men det medfører sandsynligvis kollaps af enorme mængder uregas.
"I det sidste årti har flere satellitter fundet bevis for en ny klasse af sorte huller, der kan være mellem 100 og 10.000 solmasser," sagde Dr. Jean Swank, Rossi Explorer-projektforsker ved NASAs Goddard Space Flight Center, Greenbelt , Md. ”Der har været debat om masserne og hvordan disse sorte huller ville danne sig. Rossi har leveret større ny indsigt. ”
Disse formodede sorte huller i midten af massen kaldes ultralysende røntgenobjekter, fordi de er lyse røntgenkilder. Faktisk er de fleste af disse sorte hulmassevurderinger udelukkende baseret på en beregning af, hvor stærk en tyngdekraft er nødvendig for at frembringe lys med en given intensitet.
Kaarets gruppe ved University of Iowa, der inkluderer prof. Cornelia Lang og Melanie Simet, en studerende, foretog en måling, der kan bruges i ligningen til direkte beregning af masse. Ved hjælp af ligetil Newtonian fysik kan forskere beregne et objekts masse, når de kender en orbital periode og hastighed for mindre objekter, der roterer rundt om det.
”Vi fandt en stigning og fald i røntgenlys hver 62 dag, sandsynligvis forårsaget af bane af ledsagerstjernen rundt om det sorte hul,” sagde Simet. ? Hastigheden vil imidlertid være vanskelig at bestemme, fordi stjernen er placeret i et så støv-skjult område. Dette gør det svært for optiske og infrarøde teleskoper at observere stjernen og foretage hastighedsberegninger. Endnu i øjeblikket er det meget afslørende at kende bare om den orbital periode.?
Det formodede sorte hul i midten af massen, kendt som M82 X-1, er et godt studeret ultralysende røntgenobjekt i en nærliggende stjerneklynge, der indeholder omkring en million stjerner pakket i en region kun omkring 100 lysår på tværs. En førende teori foreslår, at en mangfoldighed af stjernekollisioner over en kort periode i en overfyldt region skaber en kortvarig gigantisk stjerne, der kollapser i et 1.000-solmasse sort hul. Klyngen nær M82 X-1 har en tilstrækkelig høj densitet til at danne et sådant sort hul. Ingen normal ledsager kunne give nok brændstof til at få M82 X-1 til at skinne så lyst. Men 62-dages orbitale periode indebærer, at ledsageren skal have en meget lav tæthed. Dette passer til scenariet med en oppustet supergigantstjerne, der mister masse i en hastighed, der er høj nok til at brænde M82 X-1.
”Med denne opdagelse af orbitalperioden har vi nu et sammenhængende billede af hele udviklingen af et mellemmasse sort hul binært,” sagde Kaaret. ”Det blev dannet i en 'super' stjerne klynge; det sorte hul fangede derefter en ledsagerstjerne; ledsagerstjernen udviklede sig til den gigantiske scene; og vi ser det nu som en ekstremt lysende røntgenkilde, fordi ledsagerstjernen er udvidet og fodrer det sorte hul. ”
Original kilde: NASA News Release
