Vor zwei Wochen (27. November) veröffentlichten Astronomen in der Zeitschrift Nature einen Artikel, in dem sie behaupteten, sie hätten ein unglaublich gigantisches Schwarzes Loch nicht weit von der Erde entfernt gefunden. Wenn sie richtig wären, wäre es ein großer Schock für die Astrophysik gewesen, Theorien darüber auf den Kopf zu stellen, wie und wo sich so große Schwarze Löcher bilden. Aber es sieht so aus, als hätten sie sich wahrscheinlich geirrt.
Die Forscher dachten, sie hätten das seltene, riesige Schwarze Loch, das 70-fache der Masse unserer Sonne, als Teil eines binären Systems namens LB-1 gefunden, das 15.000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Aber jetzt fanden zwei unabhängige Artikel, die diese Woche in der arXiv-Datenbank veröffentlicht wurden, das gleiche Grundproblem mit dieser Behauptung: Sie stützte sich auf Beweise dafür, dass das unsichtbare Schwarze Loch sehr leicht wackelte, als sein schwerer Begleitstern, bekannt als B-Stern, um ihn herumrollte . Der Unterschied zwischen dem leichten Wackeln des Schwarzen Lochs und der schnellen Bewegung des Sterns deutete darauf hin, dass das Schwarze Loch viel größer war - wenn sie näher beieinander wären, würde man erwarten, dass sich das Schwarze Loch genauso viel bewegt wie der Stern. Den beiden neuen Arbeiten zufolge haben die Forscher jedoch falsch interpretiert, was sie im Licht des fernen Systems sahen.
Stellen Sie sich einen Sumo-Wrestler vor, der am Ende einer langen Kette eine Bowlingkugel im Kreis herumwirbelt. So funktionierte das Modell dieses Systems im Nature-Papier. Der Wrestler in diesem Szenario (das Schwarze Loch) würde sich ein wenig hin und her bewegen, um das Gewicht des Balls (des Begleitsterns) auszugleichen, aber der Ball würde den größten Teil der Bewegung ausführen. Wenn Sie die Masse der Bowlingkugel kennen und wissen, wie viel sie sich jeweils bewegen, können Sie die Masse des Sumo-Wrestlers berechnen.
Das Problem ist, dass das wackelnde Licht, auf das die Forscher die Behauptung aufgebaut haben - die sogenannte "Hα-Emissionslinie" - jetzt so aussieht, als ob es überhaupt nicht vom Schwarzen Loch kam. Das heißt, die atemberaubende Massenmessung ist wahrscheinlich falsch.
"Sie haben diesen B-Stern mit hoher Masse, und das ist eine Komponente. Und dann ist das Schwarze Loch die andere Komponente", sagte Jackie Faherty, Astrophysikerin am American Museum of Natural History in New York City, die es nicht war. Ich bin an keinem dieser Papiere beteiligt. "Du hast also diese beiden Dinge, die du dir ansiehst, aber sie können miteinander durcheinander geraten."
Teleskope auf der Erde sind im Allgemeinen nicht scharf genug, um die einzelnen Objekte in Sternensystemen gut genug aufzulösen, um ihre Bewegungen zu messen - insbesondere wenn eines dieser Objekte ein Schwarzes Loch ist, das nur von der dünnen "Akkretionsscheibe" des Materials um seinen Hauptkörper sichtbar ist . Das Studium dieser Systeme erfordert daher häufig die Analyse der Muster in einzelnen Lichtfrequenzen, die von den Systemen kommen, und die Verwendung dieser Muster, um Rückschlüsse darauf zu ziehen, was in ihnen vor sich geht.
LB-1 hat eine sehr helle Datenquelle: Das gesamte Licht, das vom normalen B-Stern im System ausgeht. Forscher können seine Bewegungen mithilfe des Doppler-Effekts messen, der die Lichtwellenlängen verlängert und das Licht zu röten scheint, wenn sich der Stern von der Erde entfernt, und dann etwas blauer wird, wenn er sich zurück zur Erde bewegt. Forscher können diesen Doppler-Effekt in einer Reihe von Emissionslinien verfolgen - insbesondere in hellen Strahlungsfrequenzen, die einzelnen Merkmalen des Sterns entsprechen.
In der Arbeit von Nature fanden die Forscher eine andere Emissionslinie im System, die Hα-Linie, die nicht vom normalen Stern zu stammen schien. Sie fanden heraus, dass es auch einen milden Doppler-Effekt zeigte, was darauf hindeutete, dass sich seine Quelle ein wenig bewegte, und dass es wahrscheinlich von der Materialscheibe um ein unsichtbares Schwarzes Loch im System stammte. In den neuen Arbeiten wurde festgestellt, dass die Naturforscher die Daten von der hellen Quelle, dem Stern und der schwachen Quelle nicht vollständig entwirren konnten. Dieses offensichtliche Wackeln in der Hα-Linie war eine Art Illusion, die durch das Licht des Begleitsterns erzeugt wurde und verschwindet, sobald Sie diese Quelle richtig subtrahieren. Was auch immer die Hα-Linie macht, bewegt sich relativ zum System überhaupt nicht.
"Nachdem darauf hingewiesen wurde, ist es sehr leicht zu verstehen - es ist nichts Dunkles, und ich denke, die meisten Astronomen würden das Argument verstehen und zustimmen", sagte Leo C. Stein, Astrophysiker an der Universität von Mississippi, der auch an keinem dieser Themen beteiligt war Papiere, sagte Live Science.
Er sagte, nachdem er die neuen Papiere gesehen habe, sei er "sehr skeptisch" gegenüber der Behauptung des ursprünglichen Naturpapiers über die Masse des Schwarzen Lochs.
Wenn sich die Hα-Linie nicht bewegt, bedeutet dies eines von zwei Dingen: Die University of California, Berkeley, die Astrophysiker Kareem El-Badry und Eliot Quataert haben in ihrem Artikel eine der beiden in arXiv veröffentlichten Artikel geschrieben, in denen das Hα-Problem identifiziert wurde.
"Eine denkbare Interpretation ist, dass der Begleiter ein Schwarzes Loch mit einer noch höheren Masse als berichtet ist", schrieben sie.
Vielleicht ist das Schwarze Loch so erstaunlich groß, dass es unter dem Einfluss der Gravitation seines Begleitsterns überhaupt nicht zu wackeln scheint.
"Wir halten dieses Szenario für äußerst unwahrscheinlich", schrieben sie.
Es gibt keine anderen Hinweise auf ein so großes Schwarzes Loch im System.
Das wahrscheinlichere Szenario ist also, dass das System ein typischeres Schwarzes Loch mehr oder weniger auf der Skala der Sonne enthält und die Hα-Linie aus einer anderen Quelle stammt, wie im zweiten arXiv-Artikel beschrieben, von einem größeren Team der Katholieke Universiteit Leuven und Royal Observatory, beide in Belgien.
Ein drittes Papier eines Forscherteams aus Neuseeland, Kanada und Australien identifizierte mehrere weitere Probleme mit dem Nature-Papier, einschließlich der Tatsache, dass die Autoren die Entfernung zum System wahrscheinlich falsch eingeschätzt haben. Es ist überzeugend, sagte Stein, aber das Hα-Problem stellt ein viel einfacheres Problem dar.
Das System ist immer noch interessant, und El-Badry sagte in einem Tweet, er freue sich darauf, es genauer zu studieren. Aber es passt besser zu bestehenden Theorien der Astrophysik, die kleinere Schwarze Löcher in dieser Region des Weltraums leicht erklären, aber Schwierigkeiten haben zu erklären, wie sich ein viel größeres Schwarzes Loch gebildet haben könnte.
"Dies ist eine Geschichte über den Fortschritt der Wissenschaft", sagte Faherty zu Live Science. "Wissenschaftler waren wirklich fasziniert, weil es eine Art interessanter Schub für das war, was wir in unserer Theorie der Sternentwicklung berücksichtigen könnten. Aber die Wissenschaft schreitet auch voran, wenn wir die Arbeit des anderen sorgfältig prüfen, und genau das ist in diesem Fall passiert."
