Megjelenik a gravitációs mikrolencse szupernóvát hagynak maguk után a fekete lyuk. Becslések szerint ezerből egy csillag elég nagy ahhoz, hogy fekete lyukat szüljön. A ... val galaxisban.
A Kaliforniai Egyetem – Berkeley cikke
A fekete lyukakat azonban természetüknél fogva nagyon nehéz észlelni, különösen, ha elszigeteltek. Hiszen egy fekete lyuknak olyan erős a gravitációja, hogy a fény nem szökik ki, ezért általában a más tárgyakra gyakorolt gravitációs hatásuk vagy az általuk felfalt környező anyag által keltett sugárzás alapján észleljük őket. A közeli objektumok vagy felszaporodó anyagok nélkül több száz millió fekete lyuk lehet galaxisunkban, amelyek lényegében láthatatlanok a csillagászok számára.
Ha – ahogyan a csillagászok hiszik – a nagy csillagok halála fekete lyukakat hagy maga után, akkor százmilliók lesznek szétszórva a Tejútrendszerben. A probléma az, hogy az elszigetelt fekete lyukak láthatatlanok.
Most egy csapat vezetésével gravitációs mikrolencsék.
A Casey Lam végzős hallgató és Jessica Lu, az UC Berkeley csillagászati docense által vezetett csapat becslései szerint a láthatatlan kompakt objektum tömege 1.6-4.4-szerese a Nap tömegének. Mivel a csillagászok úgy gondolják, hogy egy halott csillag maradványának 2.2 naptömegnél nehezebbnek kell lennie ahhoz, hogy fekete lyukká omoljon, az UC Berkeley kutatói arra figyelmeztetnek, hogy az objektum egy 
A Hubble Űrteleszkóp képe egy távoli csillagról, amelyet egy láthatatlan, de nagyon kompakt és nehéz tárgy világított meg és torzított el a Föld és a Föld között. A kompakt objektum – az UC Berkeley csillagászai becslése szerint Napunk tömegének 1.6-4.4-szerese – egy szabadon lebegő fekete lyuk lehet, egy a Tejútrendszerben található 200 milliós lyuk közül. Köszönet: A kép az STScI/NASA/ESA jóvoltából
„Ez az első szabadon lebegő fekete lyuk vagy neutroncsillag, amelyet gravitációs mikrolencsék segítségével fedeztek fel” – mondta Lu. „A mikrolencsék segítségével meg tudjuk vizsgálni ezeket a magányos, kompakt tárgyakat, és lemérjük őket. Azt hiszem, új ablakot nyitottunk ezekre a sötét tárgyakra, amelyeket másképp nem lehet látni.”
Ha meghatározzuk, hány ilyen kompakt objektum népesíti be a Tejútrendszert, az segít a csillagászoknak megérteni a csillagok evolúcióját – különösen azt, hogyan halnak meg – és galaxisunk fejlődését, és talán felfedi, hogy a láthatatlan fekete lyukak közül bármelyik ősi fekete lyuk-e. A kozmológusok úgy gondolják, hogy nagy mennyiségben állítottak elő a Ugyanazok az adatok, más a következtetés
Nevezetesen, a baltimore-i Space Telescope Science Institute (STScI) versenyző csapata ugyanezt a mikrolencsés eseményt elemezte, és azt állítja, hogy a kompakt objektum tömege közelebb van a 7.1 naptömeghez, és vitathatatlanul egy fekete lyuk. A Kailash Sahu vezette STScI csapat elemzését leíró tanulmányt közzétételre elfogadták Az asztrofizikai folyóirat.
Mindkét csapat ugyanazokat az adatokat használta: fotometriai méréseket végeztek a távoli csillag fényesedésére, mivel fényét a szuperkompakt objektum torzította vagy „lencsésítette”, valamint asztrometriai méréseket a távoli csillag égbolt gravitációs hatására bekövetkező eltolódásáról. az objektív tárgy által okozott torzítás. A fotometriai adatok két mikrolencsés felmérésből származnak: az Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), amely egy 1.3 méteres chilei távcsövet alkalmaz, amelyet a Varsói Egyetem üzemeltet, és a Microlensing Observations in Astrophysics (MOA) kísérlet, amely egy 1.8-as lencsékre van felszerelve. méteres teleszkóp Új-Zélandon, amelyet az Osaka Egyetem üzemeltet. Az asztrometriai adatok onnan származtak
Mivel mindkét mikrolencsés felmérés ugyanazt az objektumot fogta, ennek két neve van: MOA-2011-BLG-191 és OGLE-2011-BLG-0462 vagy röviden OB110462.
Míg az ehhez hasonló felmérések évente körülbelül 2,000 mikrolencsék által kivilágosodott csillagot fedeznek fel a Tejútrendszerben, az asztrometriai adatok hozzáadásával a két csapat meghatározta a kompakt objektum tömegét és a Földtől való távolságát. Az UC Berkeley által vezetett csapat becslése szerint 2,280 és 6,260 fényév (700-1920 parszek) közötti távolságra fekszik a Tejút-galaxis középpontja irányában, és a galaxis központi hatalmas fekete lyukát körülvevő nagy dudor közelében.
Az STScI csoport becslése szerint körülbelül 5,153 fényévnyire (1,580 parszek) található.
Tűt keresek a szénakazalban
Lu és Lam először 2020-ban érdeklődött az objektum iránt, miután az STScI csapata kísérletileg arra a következtetésre jutott, hogy öt mikrolencsés esemény A Hubble által megfigyelt jelenségek – amelyek mindegyike több mint 100 napig tartott, és így fekete lyukak is lehettek – lehet, hogy mégsem kompakt tárgyak okozták.
Lu, aki 2008 óta keresi a szabadon lebegő fekete lyukakat, úgy gondolta, hogy az adatok segítségével jobban meg tudja becsülni a galaxisban előforduló mennyiségüket, amelyet durván 10 millió és 1 milliárd közé becsülnek. A mai napig csillagméretű fekete lyukakat csak kettős csillagrendszerek részeként találtak. A bináris állományokban lévő fekete lyukak vagy röntgensugarakban láthatók, amelyek akkor keletkeznek, amikor a csillagból származó anyag a fekete lyukba esik, vagy a közelmúltban készült gravitációs hullámdetektorok, amelyek érzékenyek két vagy több fekete lyuk egyesülésére. De ezek az események ritkák.
„Casey és én láttuk az adatokat, és nagyon érdekeltek minket. Azt mondtuk: 'Hú, nincsenek fekete lyukak. Ez elképesztő, pedig annak kellett volna lennie” – mondta Lu. „És elkezdtük nézni az adatokat. Ha valóban nem lennének fekete lyukak az adatokban, akkor ez nem felelne meg a modellünknek, hogy hány fekete lyuk legyen a Tejútrendszerben. Valaminek meg kell változnia a fekete lyukakról alkotott felfogásunkban – akár a számukon, akár a mozgásuk sebességén, akár a tömegükön.”
Amikor Lam elemezte az öt mikrolencsés esemény fotometriáját és asztrometriáját, meglepődött, hogy az egyik, az OB110462, egy kompakt objektum jellemzőivel rendelkezik: A lencsés tárgy sötétnek tűnt, tehát nem csillagnak; a csillagok kivilágosodása sokáig, közel 300 napig tartott; és a háttérsztár helyzetének torzulása is tartós volt.
A lencsevégrehajtás hossza volt a fő hiba, mondta Lam. 2020-ban megmutatta, hogy a fekete lyuk mikrolencsék keresésének legjobb módja a nagyon hosszú események keresése. A kimutatható mikrolencsés eseményeknek csak 1%-a valószínûleg fekete lyukakból származik, így az összes eseményt nézni olyan lenne, mintha egy tût keresnénk a szénakazalban. Lam számításai szerint azonban a 40 napnál tovább tartó mikrolencsés események körülbelül 120%-a valószínűleg fekete lyuk.
„Az, hogy mennyi ideig tart a kivilágosodás, arra utal, hogy milyen masszív az előtérben lévő lencse, amely meghajlítja a háttércsillag fényét” – mondta Lam. „A hosszú események valószínűbbek a fekete lyukak miatt. Ez azonban nem garancia, mert a felvilágosító epizód időtartama nem csak attól függ, hogy milyen masszív az előtér lencse, hanem attól is, hogy az előtér lencse és a háttér csillaga milyen gyorsan mozog egymáshoz képest. A háttércsillag látszólagos helyzetének mérésével azonban megerősíthetjük, hogy az előtérben lévő lencse valóban fekete lyuk-e.
Lu szerint az OB110462 gravitációs hatása a háttércsillag fényére elképesztően hosszú volt. Körülbelül egy évbe telt, amíg a csillag 2011-ben elérte a csúcsot, majd körülbelül egy évbe telt, hogy visszaaludjon a normális szintre.
Több adat fogja megkülönböztetni a fekete lyukat a neutroncsillagtól
Annak megerősítésére, hogy az OB110462-t egy szuperkompakt objektum okozta, Lu és Lam további asztrometriai adatokat kért a Hubble-tól, amelyek egy része tavaly októberben érkezett meg. Az új adatok azt mutatták, hogy a csillag helyzetének változása a lencse gravitációs tere következtében még 10 évvel az esemény után is megfigyelhető. A mikrolencsék további Hubble-megfigyeléseit 2022 őszére tervezik.
Az új adatok elemzése megerősítette, hogy az OB110462 valószínűleg egy fekete lyuk vagy neutroncsillag.
Lu és Lam azt gyanítja, hogy a két csapat eltérő következtetései abból fakadnak, hogy az asztrometriai és fotometriai adatok eltérően mérik az előtér és a háttér objektumok egymáshoz viszonyított mozgását. Az asztrometriai elemzés is különbözik a két csapat között. Az UC Berkeley vezette csapat azzal érvel, hogy még nem lehet megkülönböztetni, hogy az objektum fekete lyuk vagy neutroncsillag-e, de remélik, hogy a jövőben több Hubble-adattal és jobb elemzéssel sikerül feloldani az eltérést.
„Bármennyire is azt szeretnénk mondani, hogy ez egy fekete lyuk, minden megengedett megoldást jelentenünk kell. Ez magában foglalja a kisebb tömegű fekete lyukakat és esetleg még egy neutroncsillagot is” – mondta Lu.
„Ha nem hiszed el a fénygörbét, a fényerőt, akkor ez valami fontosat mond. Ha nem hiszed el a pozíciót az idővel szemben, az valami fontosat árul el” – mondta Lam. „Tehát, ha valamelyik téved, meg kell értenünk, miért. Vagy a másik lehetőség, hogy amit mindkét adathalmazban mérünk, az helyes, de a modellünk hibás. A fotometriai és asztrometriai adatok ugyanabból a fizikai folyamatból származnak, ami azt jelenti, hogy a fényerőnek és a pozíciónak összhangban kell lennie egymással. Szóval valami hiányzik onnan. ”
Mindkét csapat megbecsülte a szuperkompakt lencsés objektum sebességét is. A Lu/Lam csapat viszonylag nyugodt sebességet talált, kevesebb mint 30 kilométer/másodperc. Az STScI csapata szokatlanul nagy, 45 km/s sebességet talált, amit egy extra rúgás eredményeként értelmezett, amelyet az állítólagos fekete lyuk az azt generáló szupernóvától kapott.
Lu úgy értelmezi csapata alacsony sebességre vonatkozó becslését, hogy potenciálisan alátámasztja azt az új elméletet, miszerint a fekete lyukak nem szupernóvák eredménye – ez ma uralkodó feltételezés –, hanem olyan meghibásodott szupernóvákból származnak, amelyek nem keltenek fényes csobbanást az univerzumban, és nem adják a keletkező feketét. lyuk egy rúgás.
Hivatkozás: Casey Y. Lam, Jessica R. Lu, Andrzej Udalski, Ian Bond, David P. Bennett, Jan Skowron, Przemek Mroz, Radek Poleski, Takahiro Sumi: „Egy izolált tömegrés fekete lyuk vagy neutroncsillag, amelyet asztrometriai mikrolencsék észleltek” , Michal K. Szymanski, Szymon Kozlowski, Pawel Pietrukowicz, Igor Soszynski, Krzysztof Ulaczyk, Lukasz Wyrzykowski, Shota Miyazaki, Daisuke Suzuki, Naoki Koshimoto, Nicholas J. Rattenbury, Matthew W. F. Barhatryo Acharna, B. Richard Acharta, B. , Akihiko Fukui, Hirosane Fujii, Yuki Hirao, Yoshitaka Itow, Rintaro Kirikawa, Iona Kondo, Yutaka Matsubara, Sho Matsumoto, Yasushi Muraki, Greg Olmschenk, Clement Ranc, Arisa Okamura, Yuki Satoh, Stela Ishitani, Paul Silva, J Taiga. Tristram, Aikaterini Vandorou, Hibiki Yama, Natasha S. Abrams, Shrihan Agarwal, Sam Rose és Sean K. Terry, elfogadva, Az Astrophysical Journal Letters.
arXiv: 2202.01903
Lu és Lam munkáját a National Science Foundation (1909641) és a National Aeronautics and Space Administration (NNG16PJ26C, NASA FINESST 80NSSC21K2043) támogatja.
