eso2210nb — Pressemelding

«Svart hull-politiet» oppdager et sovende svart hull utenfor galaksen vår

18. juli 2022

Et team av internasjonale eksperter, kjent for å ha avkreftet flere oppdagelser av svarte hull, har funnet et svart hull med stjernemasse i Den store magellanske skyen, en av nabogalaksen til vår galakse. «For første gang kom teamet vårt sammen for å rapportere oppdagelsen av et svart hull i stedet for å avkrefte et», sier lederen av studien, Tomer Shenar. Dessuten fant de ut at stjernen som ga opphav til det svarte hullet forsvant uten tegn til en kraftig eksplosjon. Funnet var mulig takket være seks år med observasjoner gjort med European Southern Observatory (ESOs) Very Large Telescope (VLT).

«Vi fant 'nålen i høystakken'», sier Shenar som startet studiet ved KU Leuven i Belgia [1] og som nå er Marie-Curie-stipendiat ved Amsterdam universitet i Nederland. Selv om andre lignende svarte hull-kandidater er blitt foreslått, hevder teamet at dette er det første «sovende» svarte hullet med stjernemasse som utvetydig er blitt oppdaget utenfor galaksen vår.

Svarte hull med stjernemasse dannes når massive stjerner når slutten av livet og kollapser under deres egen gravitasjonskraft. I et dobbeltstjernesystem – et system av to stjerner som roterer rundt hverandre – etterlater denne prosessen et svart hull i bane med en lysende følgestjerne. Det svarte hullet er «sovende» hvis det ikke sender ut høye nivåer av røntgenstråling, som er slik slike svarte hull vanligvis oppdages. «Det er utrolig at vi knapt vet om noen sovende svarte hull med tanke på hvor vanlige astronomer tror de er», forklarer medforfatter Pablo Marchant ved KU Leuven. Det nylig oppdagede svarte hullet har minst ni ganger Solas masse og går i bane rundt en varm, blå stjerne som har 25 ganger Solas masse.

Sovende svarte hull er spesielt vanskelig å få øye på siden de ikke samhandler mye med omgivelsene sine. «I mer enn to år nå har vi lett etter slike dobbeltstjernesystemer med svarte hull», sier medforfatter Julia Bodensteiner, som er stipendiat ved ESO i Tyskland. «Jeg ble veldig spent da jeg hørte om VFTS 243, som etter min mening er den mest overbevisende kandidaten som er rapportert til dags dato.» [2]

For å finne VFTS 243 lette teamet gjennom nesten 1000 massive stjerner i regionen rundt Tarantelltåken i Den store magellanske skyen, på jakt etter de som kunne ha svarte hull som følgesvenner. Å identifisere disse følgesvennene som svarte hull er ekstremt vanskelig, siden det finnes så mange alternative muligheter.

«Som en forsker som har avkreftet potensielle svarte hull de siste årene, var jeg ekstremt skeptisk til denne oppdagelsen», sier Shenar. Skepsisen ble delt av medforfatter Kareem El-Badry fra Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian i USA, som Shenar kaller «black hole destroyer». «Da Tomer ba meg om å dobbeltsjekke funnene hans, var jeg i tvil. Men jeg kunne ikke finne en plausibel forklaring på dataene som ikke involverte et svart hull», forklarer El-Badry.

Oppdagelsen gir også teamet et unikt innblikk i prosessene som følger med dannelsen av svarte hull. Astronomer tror at et svart hull med stjernemasse dannes når kjernen til en døende massiv stjerne kollapser, men det er fortsatt usikkert om dette er ledsaget av en kraftig supernovaeksplosjon.

«Stjernen som dannet det svarte hullet i VFTS 243 ser ut til å ha kollapset fullstendig, uten tegn til en tidligere eksplosjon», forklarer Shenar. «Bevis for dette 'direkte kollaps'-scenarioet har dukket opp nylig, men vår studie gir uten tvil en av de mest direkte indikasjonene. Dette har enorme implikasjoner for opprinnelsen til sammenslåinger av svarte hull i universet.»

Det svarte hullet i VFTS 243 ble funnet ved å benytte seks års observasjoner av Tarantelltåken gjort av instrumentet Fibre Large Array Multi Element Spectrograph (FLAMES) på ESOs VLT [3].

Til tross for kallenavnet «svart hull-politi», oppmuntrer teamet aktivt til gransking, og håper at deres arbeid, publisert i dag i Nature Astronomy, vil gjøre det mulig å oppdage andre svarte hull med stjernemasse som går i bane rundt massive stjerner. Tusenvis av disse er forutsagt å eksistere i Melkeveien og i De magellanske skyene.

«Selvfølgelig forventer jeg at andre innad i fagfeltet ser nøye gjennom analysen vår og prøver å lage alternative modeller», avslutter El-Badry. «Det er et veldig spennende prosjekt å være med på.»

Fotnoter

[1] Arbeidet ble utført i teamet ledet av Hugues Sana ved KU Leuvens institutt for astronomi.

[2] En separat studie ledet av Laurent Mahy, som involverer mange av de samme teammedlemmene og som er akseptert for publisering i Astronomy & Astrophysics, rapporterer om en annen lovende svart hull-kandidat i HD 130298-systemet i vår egen Melkevei-galakse.

[3] Observasjonene som er brukt i studien dekker omtrent seks år: De består av data fra VLT FLAMES Tarantula Survey (ledet av Chris Evans, United Kingdom Astronomy Technology Centre, STFC, Royal Observatory, Edinburgh; nå ved European Space Agency) innhentet fra 2008 og 2009, og tilleggsdata fra programmet Tarantula Massive Binary Monitoring (ledet av Hugues Sana, KU Leuven), innhentet mellom 2012 og 2014.

Mer informasjon

Denne studien ble presentert i den vitenskapelige artikkelen «An X-ray quiet black hole born with a negligible kick in a massive binary of the Large Magellanic Cloud» i tidsskriftet Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-022-01730-y).

Forskningen som fører til disse resultatene har mottatt midler fra European Research Council (ERC) under EUs Horizon 2020 forsknings- og innovasjonsprogram (tilskuddsavtalenummer 772225: MULTIPLES) (PI: Sana).

Teamet består av T. Shenar (Institute of Astronomy, KU Leuven, Belgia [KU Leuven]; Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Amsterdam, Nederland [API]), H. Sana (KU Leuven), L. Mahy (Royal Observatory of Belgium, Brussels, Belgia), K. El-Badry (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA [CfA]; Harvard Society of Fellows, Cambridge, USA; Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Tyskland [MPIA]), P. Marchant (KU Leuven), N. Langer (Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn, Germany, Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Tyskland [MPIfR]), C. Hawcroft (KU Leuven), M. Fabry (KU Leuven), K. Sen (Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn, Tyskland,  MPIfR), L. A. Almeida (Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, Brazil; Universidade do Estado do Rio Grande do Norte, Mossoró, Brazil), M. Abdul-Masih (ESO, Santiago, Chile), J. Bodensteiner (ESO, Garching, Tyskland), P. Crowther (Department of Physics & Astronomy, University of Sheffield, Storbritannia), M. Gieles (ICREA, Barcelona, Spain; Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Barcelona, Spania), M. Gromadzki (Astronomical Observatory, University of Warsaw, Polen [Warsaw]), V. Henault-Brunet (Department of Astronomy and Physics, Saint Mary’s University, Halifax, Canada), A. Herrero (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Spania [IAC]; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife, Spania [IAC-ULL]), A. de Koter (KU Leuven, API), P. Iwanek (Warszawa), S. Kozłowski (Warszawa), D. J. Lennon (IAC, IAC-ULL), J. Maíz Apellániz (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Madrid, Spania), P. Mróz (Warszawa), A. F. J. Moffat (Department of Physics and Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal, Canada), A. Picco (KU Leuven), P. Pietrukowicz (Warszawa), R. Poleski (Warszawa), K. Rybicki (Warsaw and Department of Particle Physics and Astrophysics, Weizmann Institute of Science, Israel), F. R. N. Schneider (Heidelberg Institute for Theoretical Studies, Heidelberg, Tyskland [HITS]; Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Heidelberg, Tyskland), D. M. Skowron (Warszawa), J. Skowron (Warszawa), I. Soszyński (Warszawa), M. K. Szymański (Warszawa), S. Toonen (API), A. Udalski (Warszawa), K. Ulaczyk (Department of Physics, University of Warwick, Storbritannia), J. S. Vink (Armagh Observatory & Planetarium, Storbritannia) og M. Wrona (Warszawa).

European Southern Observatory (ESO) gjør det mulig for forskere over hele verden å oppdage universets hemmeligheter – til fordel for alle. Vi designer, bygger og drifter bakkeobservatorier i verdensklasse. Disse bruker astronomer til å takle spennende vitenskapelige spørsmål og spre fascinasjonen for astronomi, og fremme internasjonalt samarbeid innen astronomi. ESO ble etablert som en mellomstatlig organisasjon i 1962, og støttes i dag av 16 medlemsland (Østerrike, Belgia, Tsjekkia, Danmark, Frankrike, Finland, Tyskland, Irland, Italia, Nederland, Polen, Portugal, Spania, Sverige, Sveits og Storbritannia), sammen med vertsstaten Chile og med Australia som strategisk partner. ESOs hovedkvarter og dets besøkssenter og planetarium, ESO Supernova, ligger nær München i Tyskland, mens den chilenske Atacama-ørkenen, et fantastisk sted med unike forhold for å observere himmelen, er vert for teleskopene våre. ESO driver tre observasjonssteder: La Silla, Paranal og Chajnantor. Hos Paranal driver ESO Very Large Telescope og Very Large Telescope Interferometer, samt to kartleggingsteleskoper: VISTA som observerer i infrarødt lys og VLT Survey Telescope for synlig lys. På Paranal vil ESO også være vertskap for og drifte Cherenkov Telescope Array South, verdens største og mest følsomme gammastrålingsobservatorium. Sammen med internasjonale partnere driver ESO APEX og ALMA på Chajnantor, to anlegg som observerer himmelen i millimeter- og submillimeterområdet. På Cerro Armazones, nær Paranal, bygger vi «verdens største øye mot himmelen» – ESOs Extremely Large Telescope. Fra våre kontorer i Santiago i Chile støtter vi våre operasjoner i landet og samarbeider med chilenske partnere og det chilenske samfunnet.

Linker

Kontakter

Maria Hammerstrøm (oversetter & norsk pressekontakt)
Universitetet i Oslo
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Tomer Shenar
KU Leuven and University of Amsterdam
Leuven and Amsterdam, Belgium and The Netherlands
E-post: t.shenar@uva.nl

Julia Bodensteiner
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49-89-3200-6409
E-post: julia.bodensteiner@eso.org

Kareem El-Badry
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
Cambridge, USA
E-post: kareem.el-badry@cfa.harvard.edu

Pablo Marchant
KU Leuven
Leuven, Belgium
Tlf.: +32 16 33 05 47
E-post: pablo.marchant@kuleuven.be

Hugues Sana
KU Leuven
Leuven, Belgium
Tlf.: +32 479 50 46 73
E-post: hugues.sana@kuleuven.be

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6670
Mob.: +49 151 241 664 00
E-post: press@eso.org

ESO i sosiale medier

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso2210 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO.

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso2210nb
Navn:Large Magellanic Cloud, VFTS 243
Type:Local Universe : Star : Evolutionary Stage : Black Hole
Facility:Very Large Telescope
Instruments:FLAMES
Science data:2022NatAs...6.1085S

Bilder

Illustrasjon av VFTS 243 i Tarantelltåken
Illustrasjon av VFTS 243 i Tarantelltåken
Den rike regionen rundt Tarentelltåken i Den store magellanske sky
Den rike regionen rundt Tarentelltåken i Den store magellanske sky
30 Doradus i infrarødt lys og radiobølger
30 Doradus i infrarødt lys og radiobølger

Videoer

«Svart hull-politi» oppdager ekstragalaktisk svart hull
«Svart hull-politi» oppdager ekstragalaktisk svart hull
Animasjon av VFTS 243
Animasjon av VFTS 243
Zoom inn på VFTS 243
Zoom inn på VFTS 243