Црне рупе су једна од најнеобичнијих и најтајанственијих сила природе. У исто време, они су основни за наше разумевање астрофизике. Не само да су црне рупе резултат посебно масивних звезда које на крају свог живота иду супернове, већ су кључне и за наше разумевање Опште релативности и верује се да су играле улогу у космичкој еволуцији.
Због тога астрономи дуги низ година марљиво покушавају да створе попис црних рупа у галаксији Млечни пут. Међутим, нова истраживања показују да су астрономи можда превидјели читаву класу црних рупа. Ово долази из недавног открића где је тим астронома приметио црну рупу која је нешто више од три соларне масе, што је чини најмањом црном рупом до сада откривеном.
Студија, „Неинтеректирајући бинарни систем звезде са малом масом - џиновска звезда“, недавно се појавила у часопису Наука. Одговорни тим предводили су астрономи са Државног универзитета Охајо, а укључивали су и чланове Харвард-Смитхсониан Центра за астрофизику, Опсерваторија Царнегие Институције за науку, Дарк Дарк Цосмологи Центер и више опсерваторија и универзитета.
Откриће је било посебно приметно јер је идентификовало објект за који астрофизичари раније нису знали да постоји. Као резултат тога, научници су сада приморани да преиспитају оно што су мислили да знају о популацији црних рупа у нашој галаксији. Како је објаснио Тодд Тхомпсон, професор астрономије на Државном универзитету Охајо и главни аутор студије:
„Показујемо овај наговештај да постоји још једна популација коју тек треба да истражимо у потрази за црним рупама. Људи покушавају да разумеју експлозије супернове, како експлодирају супермасивне црне звезде, како су елементи настали у супермасивим звездама. Дакле, ако бисмо могли открити нову популацију црних рупа, то би нам више рекло које звезде експлодирају, а које не, које формирају црне рупе, а које стварају неутронске звезде. То отвара ново подручје студија. "
Због утицаја који имају на простор и време, астрономи су дуго трагали за црним рупама и неутронским звездама. Пошто су и они који резултирају када звезде умиру, могле би да дају и информације о животним циклусима звезда и о томе како се формирају елементи. Да би то постигли, астрономи прво морају да утврде где се налазе црне рупе у нашој галаксији, што захтева да знају шта да траже.
Један од начина да их пронађете је тражење бинарних система, где су две звезде међусобно закључане у орбити због међусобне гравитације. Када се једна од ових звезда подвргне гравитационом колапсу пред крај живота, она ће се или срушити у облику неутронске звезде или црне рупе. Ако је пратећа звезда достигла фазу Црвеног огранка (РБП) своје еволуције, знатно ће се проширити.
Ово ширење ће резултирати да црвени гигант постане подложан својој црној рупи или пратњи неутронске звезде. Због тога ће се материјал повући са површине првог и полако га потрошити. То доказују топлина и рендген зраци који се емитују када се материјал звезде накупља на њену црну рупу.
До сада су све црне рупе у нашој галаксији које су астрономи идентификовали биле између пет и петнаест соларних маса. Неутронске звезде, за разлику од тога, углавном нису веће од око 2,1 соларне масе, јер би се све веће од 2,5 соларне масе урушило у црну рупу. Када су ЛИГО и Девица заједно открили гравитационе таласе изазване спајањем црних рупа, били су то 31, односно 25 соларних маса.
Ово је показало да црне рупе могу настати изван онога што астрономи сматрају нормалним дометом. Као што је Тхомпсон рекао:
"Одмах су сви били као" вау ", јер је била тако спектакуларна ствар. Не само зато што је доказало да ЛИГО делује, већ и зато што су масе биле огромне. Црне рупе величине су велика ствар - нисмо их раније видели. "
Ово откриће је инспирисало Тхомпсона и његове колеге да размотре могућност постојања неоткривених објеката који су боравили између највећих неутронских звезда и најмањих црних рупа. Да би ово истражили, почели су да комбинују податке из Апацхе Поинт Обсерватори Галацтиц Еволутион Екперимент (АПОГЕЕ) - астрономског истраживања које прикупља спектар од око 100.000 звезда широм галаксије.
Тхомпсон и његове колеге прегледали су овај спектар како би пронашли знаке промена које би указивале да ли звезда може да кружи око другог објекта. Конкретно, ако би звезда показивала знакове Допплеровог померања - где ће се њени спектри изменичити између померања према плавијем крају и затим црвенијих таласних дужина - то би био показатељ да би могла да орбитира за невидљивим сапутником.
Ова метода је једно од најефикаснијих и најпопуларнијих средстава за утврђивање да ли звезда има систем орбите планета. Док планете круже око звезде, оне врше гравитациону силу на њу због чега се она креће напред-назад. Том врстом помака су Тхомпсон и његови колеге искористили да утврде да ли би неко од звезда АПОГЕЕ-а могао орбитирати око црне рупе.
Све је почело Тхомпсоном сужавањем података АПОГЕЕ-а на 200 кандидата који су се показали најзанимљивијим. Затим је податке дао Тхаринду Јаиасингхе (дипломирани научни сарадник у држави Охио) који је потом користио податке из Алл-Ски аутоматизованог истраживања за супернове (АСАС-СН) - којим управља ОСУ и пронашло је преко 1.000 супернова - да би сакупио хиљаде слика сваког кандидата.
Ово је открило џиновску црвену звезду која је изгледала као да кружи око нечег што је много мање од било које познате црне рупе, али много веће од било које познате неутронске звезде. Након што су комбиновали резултате са додатним подацима са Ецхелле Спецтрограпх-а (ТРЕС) Тиллингхаст-а и сателита Гаиа, схватили су да су пронашли црну рупу отприлике 3,3 пута већу од масе Сунца.
Овај резултат не само да потврђује постојање нове класе црних рупа мале масе, већ је пружио и нову методу за њихово лоцирање. Као што је Тхомпсон објаснио:
„Оно што смо овде направили је смислио нови начин тражења црних рупа, али смо такође потенцијално идентификовали једну од првих из нове класе црних рупа мале масе о којој астрономи раније нису знали. Маса ствари нам говори о њиховом настанку и еволуцији и говоре о њиховој природи. "
