Открытие «черной дыры чудовищ» было ошибочным - но именно так наука прогрессирует, говорят ученые

Судя по всему, обнаруженная исследователями «черная дыра-монстр» не такая уж и чудовищная. Но поиск ошибок и работа над их исправлением в том, как наука продвигается вперед.



В недавнем исследовании (рецензируемое исследование опубликовано 27 ноября ), группа ученых сообщила об открытии двойной системы LB-1, которая содержит звезду и, согласно находкам, спутника черной дыры в 70 раз больше масса нашего солнца . Это была главная новость: черные дыры звездной массы (черные дыры, образованные в результате гравитационного коллапса звезды) обычно менее чем в два раза массивнее. Но хотя исследование, проведенное Цзифэном Лю из Национальной астрономической обсерватории Китая (NAOC) Китайской академии наук, было захватывающим, оно также было ошибочным.



На этой неделе вышли три новые статьи, в которых пересматривались результаты исследования Лю, и в этих исследованиях говорится, что черная дыра LB-1 на самом деле не такая уж и большая.

Видео: Черная дыра-монстр на расстоянии 15 000 световых лет? Скорее всего, нет
Связанный:
Изображения: Черные дыры Вселенной



Исполнитель

Изображение художника гигантской двойной системы LB-1.(Изображение предоставлено: Ю Цзинчуань, Пекинский планетарий, 2019 г.)

Странные черные дыры

Черные дыры звездной массы обычно идентифицируются по яркому рентгеновский снимок выбросы, которые происходят из газа, который объекты аккрецируют или втягивают от своих звезд-компаньонов. Но черная дыра, обнаруженная в LB-1, «невзаимодействует»; Другими словами, он не накапливает газ от своей звезды, поэтому его нельзя обнаружить с помощью ярких выбросов. Ученые думают, что во Вселенной существует множество примеров такого типа черных дыр, но, поскольку эти объекты трудно обнаружить, существует несколько наблюдений, чтобы показать, сколько их там может быть.



Итак, чтобы определить, что в системе есть черная дыра, команде Лю пришлось найти и изучить объект косвенно, наблюдая за движением в Доплеровский сдвиг звезды системы и темно-красной эмиссионной линией.

Под эффектом Доплера объекты, движущиеся к Земле, кажутся синими, потому что длины световых волн становятся короче, и красными, когда удаляются от нас, потому что длины волн становятся длиннее. Эмиссионная линия, известная как эмиссионная линия H-альфа, представляет собой спектральную линию или темную линию в спектре. Спектральные линии часто используются для идентификации атомов или молекул, и эта конкретная линия создается электронами водорода. Команда Лю завершила свою работу, исходя из предположения, что эта линия исходила от аккреционного диска вокруг черной дыры.

Связанный: Почему черные дыры такие странные?



Измеряя изменения в доплеровском сдвиге, исследователи могли определить скорость объектов и, следовательно, их массу. «Если бы звезда и спутник ускорялись на одинаковую величину, это означало бы, что они имеют одинаковую массу, а если бы один ускорялся намного меньше, он был бы намного тяжелее», - докторант астрономии Карим Эль-Бадри из Калифорнийского университета в Беркли. , соавтор одной из трех статей, анализирующих эти результаты. Итак, при измерении колебательного движения излучения, исходящего от (что, по предположению команды Лю) черной дыры, команда Лю определила, что скорость черной дыры должна означать, что она была чрезвычайно массивной для черной дыры звездной массы.

Эль-Бадри объяснил, что если излучение на самом деле исходило от черной дыры и двигалось, как они сообщали, это действительно означало бы, что в системе был чрезвычайно массивный объект.

Основная проблема с таким выводом? Оказывается, что эта эмиссионная линия, движение которой послужило основным доказательством предполагаемого сверхмассивного объекта, не шевелилась. На самом деле, он вообще не двигался, как показали новые документы, в которых рассматриваются выводы команды Лю.

Смелое заявление

Возможно, вы слышали в последние пару недель разговоры о невозможной черной дыре с массой 70 солнечных масс. В сегодняшней дозе холодной воды мы утверждаем, что данные были неверно истолкованы, и нет никаких доказательств необычно массивной ЧД. 1 / https://t.co/hWLhvaFK1F pic.twitter.com/FoEPifPegc 10 декабря 2019 г.,

Узнать больше

Заявление об открытии необычно массивной черной дыры сначала показалось Эль-Бадри странным, потому что этот тип черной дыры никогда раньше не наблюдался с такой массой. «Моя первая мысль, когда вышла статья, заключалась в том, что это настолько смелое заявление, что доказательства должны быть действительно хорошими», - сказал Эль-Бадри demokratija.eu. «Вы всегда должны быть непредвзятыми, но в этом случае утверждение было определенно экстраординарным, а доказательства были немного более шаткими».

Основная проблема, которую обнаружил Эль-Бадри, заключалась в том, что линия излучения только казалась движущейся; на самом деле он не шевелился.

Эль-Бадри и Элиот Кватерт, профессор астрономии и физики Калифорнийского университета в Беркли, опубликовали свой анализ в понедельник (9 декабря) на сервер препринтов arXiv. Их статья также была представлена ​​для публикации в журнале The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Связанный: Самые странные черные дыры во Вселенной

Отсутствующая линия поглощения

Итак, как линия излучения может только «казаться движущейся»? Ну, так уж получилось выстроиться наверху линии поглощения, что создало иллюзию.

Чтобы понять иллюзию, вам сначала нужно узнать, что такое линия поглощения. Внешние слои атмосферы, окружающие звезды, служат поглощающим материалом для поглощения света, исходящего от звезды. Итак, когда исследователи изучают спектр света, исходящего от звезд, они могут видеть линии поглощения, которые создаются атомами в атмосфере, переходящими между атомными состояниями.

По словам Эль-Бадри, у звезды в LB-1 была линия поглощения, «скрытая» линией излучения. Такая ситуация может создать иллюзию того, что линия излучения движется, создавая видимость доплеровского сдвига, который Эль-Бадри и ученые, написавшие другие статьи, объяснили и показали в своих исследованиях. Просто вычтя линию поглощения из измерений линии излучения, Эль-Бадри и Кватерт, которые использовали те же данные для своего исследования, что и команда Лю, обнаружили, что линия излучения вообще не двигалась.

Без движения этого излучения, как объяснил demokratija.eu Тодд Томпсон, профессор кафедры астрономии Государственного университета Огайо, не участвовавший ни в одной из этих работ, есть две возможные интерпретации. Либо второй объект в системе намного массивнее, чем когда-либо наблюдалось (более 70 солнечных масс), либо, что гораздо более вероятно, в LB-1 могла быть только черная дыра среднего размера, а линия излучения исходит от в другом месте, сказал Томпсон.

«Там что-то есть. Просто это, вероятно, обычная черная дыра звездной массы », - сказал demokratija.eu Джеки Фээрти, старший научный сотрудник Американского музея естественной истории в Нью-Йорке и соведущий« StarTalk Radio ». Фээрти не имел отношения ни к одной из этих газет.

Однако, поскольку эмиссионная линия, вероятно, исходит не от черной дыры, исследователи не могут получить сверхточную оценку массы черной дыры. Но анализ команды Эль-Бадри предполагает, что черная дыра, скорее всего, имеет массу от 5 до 20 солнечных, что, как они описали в своей статье, «кажется наиболее правдоподобным».

Связанный: Нет выхода: нырнуть в черную дыру (инфографика)

Открытие ... разорено?

Были опубликованы еще две статьи, в которых также пересматриваются утверждения, сделанные командой Лю. Один, исследование, проведенное новозеландским астрономом-теоретиком Дж. Дж. Элдридж , который был опубликован на arXiv, использовал теоретический подход к анализу системы. Исследователи в этом исследовании смоделировали большую библиотеку различных типов двойных систем, чтобы увидеть, смогут ли ученые найти двоичную систему, которая соответствовала бы наблюдениям, полученным для LB-1. Они нашли несколько таких, но ни одного из них с черными дырами массой 70 солнечных.

Другое исследование , также опубликованная в arXiv, и возглавляемая Майклом Абдул-Масихом из Института астрономии в университете KU Leuven в Бельгии, придерживалась того же подхода, что и Эль-Бадри. Однако вместо того, чтобы использовать те же данные, что и команда Лю, эти исследователи собрали свой собственный спектр двойной системы с помощью другого телескопа. Они также провели моделирование, в котором они поместили линию поглощения под линией излучения, чтобы увидеть, движется ли излучение, как в LB-1. В этом моделировании команда Абдул-Масиха обнаружила, что линия действительно движется вперед и назад, что дает дополнительные доказательства того, что линия излучения в системе только выглядит так, как будто она движется.

Выкуп за LB-1

«Это действительно казалось слишком захватывающим, чтобы быть правдой», - сказала Фаэрти. Но, добавила она, «так же и наука прогрессирует».

Фээрти подчеркнула: «Это нормально, чтобы такое происходило. … Это просто поправка к предыдущему результату… Ничего страшного в такой ситуации », - добавила она. «Наука прогрессирует и движется вперед».

Эти последующие исследования предоставили доказательства того, что вторичный объект в LB-1 на самом деле не является ультраредкой и сверхмассивной черной дырой. Однако, по словам Эль-Бадри, это все еще исключительно интересный объект и заслуживает дальнейшего изучения.

Поскольку первоначальному исследованию, в том числе последующим анализам, было уделено так много внимания, он повысил интерес к изучению системы LB-1 и подобных ей систем.

Идентифицируя и изучая невзаимодействующие черные дыры, подобные той, что связана с LB-1, ученые могут больше узнать об этих неуловимых объектах. Их трудно обнаружить, потому что они не производят яркого рентгеновского излучения.

«Это очень интересное время для поиска этих невзаимодействующих черных дыр, и они определенно нашли очень интересную систему», - сказал Томпсон. «Должно быть, существует популяция черных дыр в звездных двойных системах, где нет активного взаимодействия между двумя компонентами», - добавил он.

Кроме того, было бы интересно, если бы ученые продолжили исследовать, откуда именно исходит эта эмиссионная линия H-альфа. Документы, повторно исследующие LB-1, предполагают, что «возможно, что это могло быть объяснено с помощью околоземного материала, но это небольшая загадка… это нормально, если в результате есть какая-то загадка», - сказал Фээрти.

demokratija.eu обратился к команде Лю за комментариями, и Лю сказал: «Мы пишем документ, чтобы решить все эти проблемы». Он добавил, что его команда ожидает, что эта газета выйдет где-то на следующей неделе.

Следите за сообщениями Челси Гохд на Twitter @chelsea_gohd . Следуйте за нами на Twitter @Spacedotcom и дальше Facebook .

Все о космическом празднике 2019

Нужно больше места? Подпишитесь на наш родственный журнал All About Space за последними удивительными новостями с последнего рубежа! (Изображение предоставлено: Все о космосе)