Acīmredzot tas "briesmona melnais caurums", ko pētnieki atrada, galu galā nav tik drausmīgs. Bet kļūdu atrašana un to labošana zinātnes virzībā uz priekšu.
Nesenajā pētījumā (salīdzinoši recenzēts pētījums publicēts 27. novembrī) zinātnieku grupa ziņoja par binārās sistēmas LB-1 atklāšanu, kurā ir zvaigzne un saskaņā ar atradumiem melnā cauruma pavadonis, kas 70 reizes pārsniedz masu no mūsu saules. Šīs bija galvenās ziņas, zvaigžņu masas melnie caurumi (melnie caurumi, ko veido zvaigznes gravitācijas sabrukšana) parasti ir mazāki par pusi no masīvajiem. Bet, lai arī pētījums, ko vadīja Jifeng Liu no Ķīnas Zinātņu akadēmijas Nacionālās astronomiskās observatorijas (NAOC), bija aizraujošs, tas arī nebija pareizs.
Šonedēļ iznāca trīs jauni raksti, kuros atkārtoti pārbaudīti Liu pētījuma rezultāti, un šie pētījumi saka, ka LB-1 melnais caurums patiesībā nav tik masīvs.
Dīvaini melnie caurumi
Zvaigžņu masas melnos caurumus parasti identificē ar spilgtām rentgenstaru emisijām, kas rodas no gāzēm, kuras objekti iekustina vai ievelk no savām pavadošajām zvaigznēm. Bet melnais caurums, kas pamanīts LB-1, "nav mijiedarbīgs"; citiem vārdiem sakot, tas neizdala gāzi no savas zvaigznes, tāpēc to nevar atrast caur spilgtām emisijām. Zinātnieki domā, ka Visumā ir daudz šāda veida melnā cauruma piemēru, taču, tā kā šos objektus ir grūti pamanīt, ir maz novērojumu, lai parādītu, cik daudz tādu varētu būt.
Tātad, lai noteiktu, ka sistēmā ir melnais caurums, Liu komandai objekts bija jāatrod un jāpēta netieši, novērojot kustību sistēmas zvaigznes Doplera maiņā un dziļi sarkanā izstarojuma līniju.
Saskaņā ar Doplera fenomenu objekti, kas virzās uz Zemi, parādās zilā krāsā, jo gaismas viļņu garumi kļūst īsāki, un sarkani, kad attālinās no mums, jo viļņu garumi kļūst garāki. Emisijas līnija, kas pazīstama kā H-alfa emisijas līnija, ir spektrālā līnija vai tumšā līnija spektrā. Spektrālās līnijas bieži izmanto, lai identificētu atomus vai molekulas, un šo īpašo līniju veido ūdeņraža elektroni. Liu komanda pabeidza savu darbu ar pieņēmumu, ka šī līnija nāk no akrecijas diska ap melno caurumu.
Izmērot izmaiņas Doplera maiņā, pētnieki varēja noteikt objektu ātrumu un līdz ar to arī to masu. "Ja zvaigzne un pavadonis paātrinātu vienādu daudzumu, tas nozīmētu, ka viņiem ir vienāda masa, un, ja viens paātrina daudz mazāk, tas būtu daudz smagāks," Kalifornijas Universitātes Bērklijā astronomijas doktorants Kareems El Badijs , sacīja viena no trim dokumentiem, kas analizē šos rezultātus, līdzautors. Tātad, mērot izstarojošās kustības kustību, kas nāk no melnā cauruma (kā Liu komanda uzskatīja), Liu komanda noteica, ka melnā cauruma ātrumam ir jānozīmē, ka tas ir ārkārtīgi milzīgs zvaigžņu masas melnajam caurumam.
Ja emisija faktiski nāk no melnā cauruma un pārvietojas, kā viņi ziņo, tas patiešām nozīmētu, ka sistēmā ir ārkārtīgi masīvs objekts, skaidroja El-Badijs.
Galvenā problēma ar šo secinājumu? Izrādās, ka šī emisijas līnija, kuras kustība kalpoja par galveno pierādījumu ierosinātajam ultramasīvajam objektam, nebija nekustīga. Faktiski tas nemaz nevirzījās, jaunie dokumenti, kuros apskatīti Liu komandas secinājumi, tika atrasti.
Drosmīga prasība
Jūs, iespējams, dzirdējāt pēdējo pāris nedēļu laikā runājam par “neiespējamu” 70 saules masas melno caurumu. Mūsdienu aukstā ūdens devā mēs uzskatām, ka dati tika nepareizi interpretēti, un nekas neliecina par neparasti masveida BH. 1 / https://t.co/hWLhvaFK1F pic.twitter.com/FoEPifPegc 2019. gada 10. decembris
Pretenzija par savādi masveida melnā cauruma atklāšanu vispirms El-Badry izjuta kā dīvaina, jo šāda veida melnais caurums nekad agrāk nav novērots ar šādu masu. "Mana pirmā doma, kad iznāca papīrs, ir tā, ka tas ir tik drosmīgs apgalvojums, ka pierādījumi labāk ir patiešām labi," Space.com pastāstīja El-Badijs. "Jums vienmēr vajadzētu būt atvērtiem, taču šajā gadījumā prasība noteikti bija ārkārtēja, un pierādījumi bija mazliet satricinošāki."
Galvenais El-Badija atklātais jautājums bija tas, ka emisijas līnija tikai pārvietojās; tas patiesībā nebija wiggling.
El-Badry un Eliot Quataert, astronomijas un fizikas profesors UC Berkeley, publicēja viņu analīzi pirmdien (9. decembrī) uz pirmsdrukas serveri arXiv. Viņu raksts ir iesniegts publicēšanai arī žurnālā The Royal Astronomical Society Monthly Notices.
Trūkst absorbcijas līnijas
Tātad, kā emisijas līnija var tikai “šķist kustīga”? Nu tā, tas notika tā, ka bija jāatrodas virs absorbcijas līnijas, kas radīja ilūziju.
Lai saprastu ilūziju, vispirms jāzina, kas ir absorbcijas līnija. Zvaigžņu apkārtējie atmosfēras slāņi kalpo kā absorbējošs materiāls, lai absorbētu gaismu, kas nāk no zvaigznes. Tātad, kad pētnieki pēta no zvaigznēm ienākošās gaismas spektru, viņi var redzēt absorbcijas līnijas, kuras atmosfērā veido atomi, pārejot starp atomu stāvokļiem.
Ar zvaigzni LB-1 bija absorbcijas līnija, kuru "paslēpa" emisijas līnija, sacīja El-Badijs. Šāda situācija var radīt ilūziju, ka emisijas līnija pārvietojas, radot Doplera maiņu, ko El-Badijs un zinātnieki aiz citiem dokumentiem paskaidroja un parādīja pētījumos. Vienkārši atņemot absorbcijas līniju no emisijas līnijas mērījumiem, El-Badijs un Quataert, kuri savā pētījumā izmantoja tos pašus datus kā Liu komanda, secināja, ka emisijas līnija nemaz nekustas.
Bez šīs emisijas kustības Tods Tompsons, Ohaio štata universitātes astronomijas katedras profesors, kurš nebija iesaistīts nevienā no šiem dokumentiem, portālam Space.com skaidroja, ka ir divas iespējamās interpretācijas. Vai nu otrais sistēmas objekts ir daudz masīvāks nekā jebkad novērots (vairāk nekā 70 saules masu), vai, daudz ticamāk, LB-1 varētu būt tikai vidēja izmēra melnais caurums, un emisijas līnija nāk no kaut kur citur, sacīja Tompsons.
"Tur ir kaut kas. Tas ir tikai tas, ka, iespējams, tas ir tikai parasts, zvaigžņu masas melns caurums," Džekijs Fahertijs, Ņujorkas Amerikas Dabas vēstures muzeja vecākais zinātnieks un "StarTalk Radio" līdzīpašnieks, "sacīja Space .com. Faherty nebija iesaistīts nevienā no šiem dokumentiem.
Tā kā emisijas līnija, iespējams, nenāk no melnā cauruma, pētnieki nevar iegūt super precīzu melnā cauruma masas novērtējumu. Bet El-Badija komandas analīze liecina, ka melnais caurums, visticamāk, ir no 5 līdz 20 saules masām, kas, kā viņi aprakstīja savā dokumentā, "šķiet vis ticamākā".
Atklājums ... aizrāvies?
Ir iznākuši divi papildu dokumenti, kas arī pārbauda Liu komandas izvirzītos apgalvojumus. Viens, pētījums, kuru vadīja Jaunzēlandes teorētiskais astronoms J.J. Eldridžs, kas ir publicēts arXiv, izmantoja teorētisku pieeju sistēmas analīzei. Pētnieki šajā pētījumā simulēja lielu dažādu veidu bināro sistēmu bibliotēku, lai noskaidrotu, vai zinātnieki varētu atrast bināro, kas atbilstu LB-1 novērojumiem. Viņi atrada vairākus, kas varētu, bet nevienu ar 70 saules masas melnajiem caurumiem.
Otrs pētījums, kas publicēts arī arXiv, un kuru vadīja Maikls Abduls-Masihs no KU Leuven universitātes Astronomijas institūta Beļģijā, līdzīgi izmantoja El-Badry's. Tomēr tā vietā, lai izmantotu tos pašus datus kā Liu komanda, šie pētnieki, izmantojot citu teleskopu, savāca pats savu bināro sistēmu spektru. Viņi arī veica simulācijas, kurās zem emisijas līnijas ievietoja absorbcijas līniju, lai redzētu, vai emisija pārvietojas tāpat kā LB-1. Šajās simulācijās Abdula-Masiha komanda atklāja, ka līnija šķietami pārvietojās uz priekšu un atpakaļ, nodrošinot papildu pierādījumus tam, ka emisijas līnija sistēmā izskatās tikai tā, kā tā pārvietojas.
LB-1 izpirkšana
"Tas šķita nedaudz pārāk aizraujoši, lai būtu patiesība," sacīja Fahertijs. Bet viņa piebilda: "Tas ir arī veids, kā zinātne progresē."
Fahertija uzsvēra, ka "šāda veida lietām ir taisnība. ... Tas ir tikai iepriekšējā rezultāta labojums ... ir labi, ja ir šāda veida situācija," viņa piebilda. "Zinātne progresē un virzās uz priekšu."
Šie pēcpārbaudes pētījumi ir snieguši pierādījumus tam, ka LB-1 sekundārais objekts patiesībā nav ultrareāls, ultramasīvs melnais caurums. Tomēr tas joprojām ir ārkārtīgi interesants objekts, kuru ir vērts pētīt tālāk, sacīja El-Badijs.
Tā kā sākotnējam pētījumam ir pievērsta tik liela uzmanība, ieskaitot šīs papildu analīzes, tas ir palielinājis interesi par LB-1 sistēmas un tai līdzīgu sistēmu izpēti.
Identificējot un pētot neinterakcionējošos melnos caurumus, piemēram, tos, kas saistīti ar LB-1, zinātnieki var uzzināt vairāk par šiem nenotveramajiem objektiem. Mēdz teikt, ka tie ir izplatīti kosmosā, tos ir grūti pamanīt, jo tie nerada spilgtu rentgena starojumu.
"Ir ļoti interesants laiks meklēt šos neinterakcionētos melnos caurumus, un viņi noteikti ir atraduši ļoti interesantu sistēmu," sacīja Tompsons. Pastāv "populācija, kurai zvaigžņu bināros failos jābūt melnajiem caurumiem, ja starp abām sastāvdaļām nav aktīvas mijiedarbības", viņš piebilda.
Turklāt varētu būt interesanti, ja zinātnieki turpina pētīt, no kurienes tieši nāk šī H-alfa emisijas līnija. Dokumenti, kas atkārtoti pārbauda LB-1, liek domāt, ka "iespējams, ka cirkumināri materiāli to varētu izskaidrot, taču tas ir neliels noslēpums ... ir pareizi, ja rezultātam ir kāda noslēpums", sacīja Fahertijs.
Space.com sazinājās ar Liu komandu komentāru saņemšanai, un Liu sacīja, ka "Mēs rakstām rakstu, lai risinātu visas šīs problēmas." Viņš piebilda, ka viņa komanda sagaida, ka šis papīrs tiks izlaists kaut kad nākamajā nedēļā.
- Kas ir melnie caurumi?
- Melno caurumu viktorīna: cik labi jūs zināt dabas visdīvainākos darbus?
- Eureka! Zinātnieki pirmo reizi nofotografē melnu caurumu
