Astronomen denken dat ze zojuist voor het eerst een ‘onzichtbaar’ zwart gat hebben ontdekt

Astronomen zijn vooral bekend door het maken van de eerste directe opname van een zwart gat in 2019, dankzij de gloed van materiaal in zijn aanwezigheid. Maar veel zwarte gaten zijn bijna niet te detecteren. Nu blijkt dat een ander team dat de Hubble-ruimtetelescoop gebruikt eindelijk iets heeft gevonden dat nog niemand eerder heeft gezien: een volledig onzichtbaar zwart gat. Zoeken klaar online geplaatst En ingediend voor publicatie in Astrofysisch tijdschriftis nog niet door vakgenoten beoordeeld.

Zwarte gaten zijn wat overblijft nadat massieve sterren sterven en hun kernen instorten. Het is ongelooflijk dicht, met zwaartekracht zo sterk dat niets snel genoeg kan bewegen om eraan te ontsnappen, inclusief licht. Astronomen bestuderen graag zwarte gaten omdat ze ons veel kunnen vertellen over de manier waarop sterren sterven. Door de massa’s van zwarte gaten te meten, kunnen we leren wat er gebeurde op de laatste momenten van de sterren, toen de kernen instortten en hun buitenste lagen werden verdreven.

Het lijkt misschien dat zwarte gaten per definitie onzichtbaar zijn – ze hebben hun naam immers verdiend door hun vermogen om licht op te vangen. Maar we kunnen het nog steeds detecteren door de manier waarop het interageert met andere dingen dankzij zijn sterke aantrekkingskracht. Honderden kleine zwarte gaten zijn ontdekt door de manier waarop ze met andere sterren omgaan.

Er zijn twee verschillende methoden voor een dergelijke ontdekking. in een X-ray dubbelsterren– waar een ster en een zwart gat rond een gemeenschappelijk centrum draaien terwijl ze röntgenstralen produceren – kan het zwaartekrachtveld van het zwarte gat materiaal van zijn metgezel trekken. Materie draait om het zwarte gat en warmt daarbij op door wrijving. De hete materie gloeit fel in röntgenlicht, waardoor het zwarte gat zichtbaar wordt, voordat het in het zwarte gat wordt gezogen en verdwijnt. Je kunt ook paren zwarte gaten detecteren wanneer ze samensmelten, naar binnen spiraliseren en korte flitsen van zwaartekrachtgolven uitzenden, die rimpelingen in de ruimtetijd zijn.

Er zijn veel malafide zwarte gaten die door de ruimte drijven zonder met iets te interageren – waardoor ze moeilijk te detecteren zijn. Dit is een probleem, want als we geïsoleerde zwarte gaten niet kunnen detecteren, kunnen we ook niet weten hoe ze zijn ontstaan ​​en stierven de sterren waar ze vandaan kwamen.

Nieuwe en donkere horizonten

Om zo’n onzichtbaar zwart gat te ontdekken, moest het team van wetenschappers gedurende meerdere jaren twee soorten observaties combineren. Deze opmerkelijke prestatie belooft een nieuwe manier om de eens zo ongrijpbare klasse van geïsoleerde zwarte gaten te vinden.

De algemene relativiteitstheorie van Einstein voorspelde dat massieve objecten licht zouden buigen als het er doorheen zou gaan. Dit betekent dat elk licht dat in de buurt van een onzichtbaar zwart gat komt – maar niet dichtbij genoeg om erin te eindigen – op dezelfde manier wordt afgebogen als licht dat door een lens gaat. Dit heet zwaartekracht lensHet kan worden gedetecteerd wanneer een object op de voorgrond wordt uitgelijnd met een object op de achtergrond, waardoor het licht wordt afgebogen. Deze methode is al gebruikt om alles te bestuderen, van clusters van sterrenstelsels tot planeten rond andere sterren.

De auteurs van dit nieuwe onderzoek combineerden twee soorten waarnemingen door zwaartekrachtlenzen in hun zoektocht naar zwarte gaten. Het begon toen ze het licht van een verre ster plotseling sterker zagen worden, waardoor het korte tijd helderder leek voordat het weer normaal werd. Ze konden geen enkel object op de voorgrond zien dat de vergroting veroorzaakte via het zwaartekrachtlensproces. Dit suggereert dat het object mogelijk een enkel zwart gat is, iets dat nog nooit eerder is gezien. Het probleem was dat het gewoon een zwakke ster kon zijn.

Detecteren of het een zwart gat of een zwakke ster is, vereist veel werk, en dat is waar het tweede type zwaartekrachtlenswaarnemingen binnenkwamen. De auteurs hebben gedurende een periode van zes jaar herhaaldelijk foto’s gemaakt met Hubble, waarbij ze de afstand meten waarop de ster lijkt te bewegen terwijl het licht wordt afgebogen.

Hierdoor konden ze uiteindelijk de massa en afstand berekenen van het object dat het lenseffect veroorzaakte. Ze ontdekten dat het zeven keer de massa van onze zon is en ongeveer 5.000 . licht Jaren weg, wat ver weg lijkt maar eigenlijk relatief dichtbij is. De ster zou zo groot en zo dicht bij ons moeten zijn. Omdat we het niet kunnen zien, concludeerden ze dat het een geïsoleerd zwart gat moest zijn.

Veel waarnemingen doen met een observatorium als Hubble is niet eenvoudig. De telescoop is erg populair en er is veel concurrentie voor zijn tijd. En aangezien zoiets zo moeilijk te bevestigen is, zou je kunnen denken dat de kans om er meer te vinden niet groot is. Gelukkig staan ​​we aan het begin van een revolutie in de astronomie. Dit is te danken aan een nieuwe generatie faciliteiten, waaronder continu scan jayaen de volgende Vera Rubin-observatorium En Nancy Grace Roman RuimtetelescoopZe zullen allemaal herhaalde metingen doen van grote delen van de lucht in ongekend detail.

Dit zou enorm zijn voor alle gebieden van de astronomie. Door regelmatige metingen met hoge resolutie van een groot deel van de lucht te krijgen, kunnen we gezamenlijk dingen onderzoeken die in zeer korte tijd veranderen. We zullen dingen zo divers als asteroïden, exploderende sterren die bekend staan ​​als supernova’s en planeten rond andere sterren op nieuwe manieren bestuderen.

Als het gaat om het zoeken naar onzichtbare zwarte gaten, betekent dit dat we in plaats van dat er slechts één zwart gat wordt gevonden, er binnenkort zoveel kunnen vinden dat het routine wordt. Dit zal ons in staat stellen om de hiaten in ons begrip van de dood op te vullen sterren en zwarte gaten te creëren.

Uiteindelijk is de melkweg onzichtbaar zwarte gaten Op het punt om het moeilijker te vinden om je te verbergen.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd van Gesprek Onder een Creative Commons-licentie. Lees de origineel artikel.