Komunikat prasowy

System z „najbliższą czarną dziurą” jednak jej nie posiada

2 marca 2022

W 2020 roku zespół kierowany przez astronomów z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) raportował o najbliższej czarnej dziurze względem Ziemi, położonej w systemie HR 6819, zaledwie 1000 lat świetlnych od nas. Jednak wyniki tych badań zostały zakwestionowane przez innych badaczy, w tym przez międzynarodową grupę związaną z KU Leuven w Belgii. W opublikowanym dzisiaj artykule oba zespoły połączyły siły i pokazały raport, że w HR 6819 jednak nie ma czarnej dziury, a zamiast tego znajduje się wampiryczny układ dwóch gwiazd w rzadkim i krótkim stadium swojej ewolucji.

Pierwotne badania HR 6819 uzyskały duże zainteresowanie zarówno ze strony mediów, jak i naukowców. Thomas Rivinius, pracujący w Chile astronom ESO, pierwszy autor tej publikacji, nie był zaskoczony odbiorem odkrycia czarnej dziury przez społeczność astronomiczną. „Nie tylko jest to normalne, ale tak powinno być, że wyniki badań zostają krytycznie przeanalizowane, a szczególnie wyniki podawane w nagłówkach mediów.”

Rivinius i jego współpracownicy byli przekonani, że najlepszym wyjaśnieniem dla danych, które uzyskano przy pomocy 2,2-metrowego teleskopu MPG/ESO, była potrójność systemu HR 6819 z jedną gwiazdą krążącą wokół czarnej dziury co 40 dni i drugą na znacznie szerszej orbicie. Ale badania, którymi kierowała Julia Bodensteiner, wtedy doktorantka w KU Leuven (Belgia), zaproponowały inne wyjaśnienie dla tych samych danych: HR 6819 może być systemem złożonym jedynie z dwóch gwiazd na 40-dniowej orbicie, bez czarnej dziury. Ten alternatywny scenariusz wymaga, aby jedna z gwiazd była odarta z materii, czyli we wcześniejszej gazie utraciła znaczną część swojej masy na rzecz drugiej gwiazdy.

„Dotarliśmy do limitu istniejących danych, musieliśmy więc uruchomić inną strategię obserwacyjną, aby zdecydować pomiędzy dwoma scenariuszami zaproponowanymi przez oba zespoły” mówi Abigail Frost, badaczka z KU Leuven, która kierowała nowymi badaniami opublikowanymi dzisiaj w Astronomy & Astrophysics.

Aby rozwikłać zagadkę, obydwa zespoły współpracowały w uzyskaniu nowych, ostrzejszych danych na temat HR 6819, używając należących do ESO: Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) i Interferometru Bardzo Dużego Teleskopu (VLTI). „VLTI był jedynym urządzeniem, które mogło dać nam rozstrzygające dane, których potrzebowaliśmy do rozróżnienia pomiędzy dwoma wyjaśnieniami” mówi Dietrich Baade, autor zarówno oryginalnych badań HR 6819, jak i nowej publikacji w Astronomy & Astrophysics. Ponieważ nie ma sensu wnioskować o te same obserwacje dwukrotnie, oba zespoły połączyły siły, co pozwoliło współdzielić zasoby i wiedzę, aby odkryć prawdziwą naturę systemu.

„Scenariusze, które analizowaliśmy, były dość jasne, bardzo różne i łatwe do odróżnienia za pomocą odpowiedniego instrumentu” mówi Rivinius. „Zgodziliśmy się, że istnieją dwa źródła światła w systemie, a więc pytaniem było czy krążą one blisko wokół siebie w scenariuszu z odartą z materii gwiazdą, albo czy są od siebie mocno odseparowane w scenariuszu z czarną dziurą.”

Aby rozróżnić pomiędzy dwoma propozycjami, astronomowie użyli instrumentu GRAVITY na VLTI oraz instrumentu Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) na VLT.

„MUSE potwierdził, że nie ma jasnego towarzysza na szerokiej orbicie, a rozdzielczość przestrzenna GRAVITY była w stanie rozdzielić dwa jasne źródła odległe od siebie o zaledwie jedną trzecią dystansu pomiędzy Ziemią, a Słońcem” tłumaczy Frost. „Dane te okazały się finalnym elementem układanki i pozwoliły nam stwierdzić, że HR 6819 jest układem podwójnym bez czarnej dziury.”

„Nasza obecnie najlepsza interpretacja to dostrzeżenie układu podwójnego w momencie krótko po tym, jak jedna z gwiazd wyssała atmosferę swojej towarzyszki. To typowe zjawisko w ciasnych układach podwójnych, czasami nazywane w mediach gwiezdnym wampiryzmem” wyjaśnia Bodensteiner, obecnie stażystka w ESO w Niemczech i autorka nowych badań. “Gdy gwiazda dawczyni została odarta z części swojej materii, a gwiazda, która ją przejęła, zaczęła obracać się znacznie szybciej.”

„Uchwycenie tej fazy po interakcji jest niezmiernie trudne, ponieważ jest bardzo krótka” dodaje Frost. „Czyni to nasze badania HR 6819 bardzo ekscytującymi, gdyż układ jest idealnym kandydatem do zbadania, jak wampiryzm wpływa na ewolucję gwiazd masywnych, a w efekcie na powstawanie związanych z nimi zjawisk, w trym fal grawitacyjnych i gwałtownych wybuchów supernowych.”

Nowo uformowany wspólny zespół Leuven-ESO planuje teraz bliżej monitorować HR 6819 przy pomocy instrumentu GRAVITY na VLTI. Z upływem czasu naukowcy przeprowadzą połączone badania systemu, aby lepiej zrozumieć jego ewolucję, określić własności i wykorzystać tę wiedzę do poznania lepiej innych układów podwójnych.

Zespół pozostaje optymistyczny w kontekście poszukiwać czarnych dziur. „Czarne dziury o masach gwiazdowych pozostają bardzo nieuchwytne poprzez swoją naturę” mówi Rivinius. „Ale szacunki co do rzędu wielkości sugerują, że istnieją dziesiątki do setek milionów czarnych dziur w samej Drodze Mlecznej” dodaje Baade. Kwestią czasu jest odkrycie ich przez astronomów.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. „HR 6819 is a binary system with no black hole: Revisiting the source with infrared interferometry and optical integral field spectroscopy” (DOI: 10.1051/0004-6361/202143004), który ukaże się w Astronomy & Astrophysics. 

Projekt uzyskał finansowanie od Europejskiej Rady ds. Badan Naukowych (ERC) w ramach unijnego programu badań i innowacji Horyzont 2020 (umowa grantowa nr 772225: MULTIPLES; PI: Hugues Sana). 

Skład zespołu badawczego: A. J. Frost (Institute of Astronomy, KU Leuven, Belgia [KU Leuven]), J. Bodensteiner (European Southern Observatory, Garching, Niemcy [ESO]), Th. Rivinius (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO Chile]), D. Baade (ESO), A. Mérand (ESO), F. Selman (ESO Chile), M. Abdul-Masih (ESO Chile), G. Banyard (KU Leuven), E. Bordier (KU Leuven, ESO Chile), K. Dsilva (KU Leuven), C. Hawcroft (KU Leuven), L. Mahy (Royal Observatory of Belgium, Brussels, Belgium), M. Reggiani (KU Leuven), T. Shenar (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, The Netherlands), M. Cabezas (Astronomical Institute, Academy of Sciences of Czechia, Prague, Czechia [ASCR]), P. Hadrava (ASCR), M. Heida (ESO), R. Klement (The CHARA Array of Georgia State University, Mount Wilson Observatory, Mount Wilson, USA) oraz H. Sana (KU Leuven).

Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) umożliwia naukowcom na odkrywanie tajemnic Wszechświata z korzyścią dla nas wszystkich. Projektujemy, budujemy i zarządzamy światowej klasy obserwatoriami naziemnymi – których astronomowie używają do odpowiadania na ciekawe pytania i szerzenia fascynacji astronomią – a także promujemy międzynarodową współpracę w astronomii. Ustanowione w 1962 roku jako organizacja międzynarodowa, ESO jest wspierane przez 16 krajów członkowskich (Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy), a także Chile jako kraj gospodarz, oraz Australię jako strategicznego partnera. Siedziba ESO, a także jego centrum popularyzacji nauki i planetarium (ESO Supernova) znajdują się w pobliżu Monachium w Niemczech, natomiast chilijska pustynia Atakama – niesamowite miejsce z wyjątkowymi warunkami do obserwacji nieba – jest domem dla naszych teleskopów. ESO zarządza trzema lokalizacjami obserwacyjnymi w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope – Bardzo Duży Teleskop) oraz dwa teleskopy do przeglądów nieba. VISTA pracuje w podczerwieni, VLT Survey Telescope w zakresie widzialnym. W Paranal ESO zarządza także południowym obserwatorium CTA (Cherenkov Telescope Array South) – największym na świecie i najbardziej czułym obserwatorium promieniowania gamma. Wspólnie z międzynarodowymi partnerami ESO zarządza także radioteleskopami APEX i ALMA, które są instrumentami do obserwacji nieba w zakresach milimetrowym i submilimetrowym. Na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, budujemy „największe oko świata na niebo”, czyli Ekstremalnie Wielki Teleskop (Extremely Large Telescope, ELT). Nasza działalność w Chile jest zarządzania z biur ESO w Santiago, gdzie współpracujemy też z chilijskimi partnerami.

Linki

• Publikacja naukowa
• Blog post
• Zdjęcia VLT oraz VLTI
• Dla dziennikarzy: zasubskrybuj aby otrzymywać w swoim języku nasze komunikaty z embargo medialnym
• Dla naukowców: jeśli masz ciekawy temat, zgłoś swoje badania

Kontakt

Abigail Frost
KU Leuven
Leuven, Belgium
Tel.: +56-2-2463-3280
Tel. kom.: +56-9-3548-9255
E-mail: abi.frost@kuleuven.be

Thomas Rivinius
European Southern Observatory
Santiago, Chile
Tel.: +56-9-8288-4950
E-mail: triviniu@eso.org

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

Dietrich Baade
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tel.: +49-89-6096-295
E-mail: dbaade@eso.org

Hugues Sana
KU Leuven
Leuven, Belgium
Tel.: +32-16-3743-61
E-mail: hugues.sana@kuleuven.be

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel.: +49-89-3200-6670
Tel. kom.: +49-151-2416-6400
E-mail: press@eso.org

Krzysztof Czart (press contact Polska)
ESO Science Outreach Network and Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
Email: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych

Jest to tłumaczenie Komunikatu prasowego ESO eso2204