Một lỗ đen mới phát hiện trong Dải ngân hà nặng đến kỳ lạ

Một lỗ đen nặng nề trong thiên hà của chúng ta có một số giải thích để làm.

Với khối lượng khoảng 68 mặt trời, nó mạnh hơn nhiều so với các hố đen khối sao khác (những khối có khối lượng dưới 100 mặt trời) trong và xung quanh Dải Ngân hà, các nhà khoa học cho biết. Đó không chỉ là một kỷ lục, mà còn là một câu hỏi hóc búa. Theo lý thuyết, các lỗ đen trong thiên hà của chúng ta hình thành từ cái chết bùng nổ của các ngôi sao lớn - như điều này có thể đã xảy ra - nên không nên nặng hơn khoảng 25 mặt trời.

Các lỗ đen được khóa trên quỹ đạo với một ngôi sao trẻ màu xanh có tên LB-1, nằm cách chòm sao Song Tử khoảng 13.800 năm ánh sáng. Kết hợp thông qua dữ liệu từ kính viễn vọng LAMOST ở Trung Quốc, Jifeng Liu, nhà vật lý thiên văn tại Viện Khoa học Trung Quốc ở Bắc Kinh, và các đồng nghiệp nhận thấy LB-1 liên tục di chuyển tới và đi khỏi Trái đất với tốc độ lớn - một dấu hiệu cho thấy ngôi sao quay quanh một vật gì đó rất lớn .

Với các quan sát bổ sung từ các kính viễn vọng ở Hawaii và Quần đảo Canary, nhóm nghiên cứu đã vạch ra quỹ đạo và suy luận rằng ngôi sao bị quất xung quanh bởi một khối tối lớn gấp 68 lần mặt trời. Chỉ một lỗ đen phù hợp với mô tả đó, nhóm nghiên cứu báo cáo vào ngày 27 tháng 11 trên tạp chí Nature.


Đăng ký mới nhất từ ​​Tin tức khoa học
Tiêu đề và tóm tắt của các bài báo Tin tức Khoa học mới nhất, được gửi đến hộp thư đến của bạn


Michael Tôi không bao giờ nghĩ trong những giấc mơ điên rồ nhất của mình, bạn có thể tạo thành một lỗ đen lớn như vậy [trong Dải ngân hà], Michael nói, Michael Zevin, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Tây Bắc ở Evanston, Ill. Nếu các quan sát phát hiện ra là chính xác, thì đây là thực sự sẽ có người gãi đầu.

Lỗ đen này không phải là mạnh nhất trong Dải Ngân hà. Tiêu đề đó thuộc về người khổng lồ ở trung tâm của thiên hà, một lỗ đen siêu lớn trong một lớp học của riêng nó với khối lượng hơn 4 triệu mặt trời. Tuy nhiên, khối lượng của lỗ đen LB-1 ngang bằng với một số lỗ đen được phát hiện gần đây bởi các máy dò sóng hấp dẫn, cảm nhận được những gợn sóng trong không thời gian từ (trong số những thứ khác) hợp nhất các cặp lỗ đen (SN: 2/17 / 16).

Nhưng những lỗ đen đó hình thành trong các thiên hà xa xôi, có thể là trong các môi trường có lượng nguyên tố tương đối nặng hơn helium. Ngôi sao LB-1 có kho dự trữ phong phú hơn về các yếu tố đó và có lẽ ngôi sao hình thành lỗ đen đối tác của nó có một kho tương tự. Các ngôi sao có số lượng lớn các nguyên tố nặng sẽ mất nhiều hơn khối lượng của chúng đối với các cơn gió sao, vì các nguyên tố này có mục tiêu lớn hơn đối với bức xạ điều khiển các cơn gió đó. Những ngôi sao khổng lồ hình thành các lỗ đen cũng phóng ra rất nhiều khối lượng của chúng trong vụ nổ siêu tân tinh kết thúc cuộc sống của chúng.

Hai quá trình này tạo ra những lỗ đen rất nhỏ, thậm chí là từ những ngôi sao rất lớn, theo Liu Liu. Nhưng lỗ đen gần LB-1 rõ ràng đã không nhận được bản ghi nhớ đó.

Để tạo ra một lỗ đen gồm 68 khối lượng mặt trời đòi hỏi phải giảm khối lượng bị mất do gió sao theo hệ số năm, Liu nói. Chúng tôi không biết về điều này về mặt lý thuyết.

Ngoài ra, lỗ đen có thể đã xuất hiện từ một siêu tân tinh thất bại, một vụ nổ sao đã cố gắng mà không có đủ năng lượng để ném ngôi sao ruột vào không gian, khiến khí rơi trở lại vào lỗ đen.

Nhóm nghiên cứu cũng tự hỏi liệu lỗ đen có phải là tác phẩm của hai ngôi sao không. Kịch bản là suy đoán, Liu nói, và tỷ lệ cược rất mong manh. Nhưng trong câu chuyện này, LB-1 đã từng quay quanh một cặp ngôi sao heftier đã chết và bỏ lại hai lõi được hợp nhất thành một lỗ đen.

Nó cũng có thể là những gì dường như là một lỗ đen có khối lượng 68 mặt trời thực sự là hai lỗ đen nhẹ hơn bị khóa trong một vòng tay ôm chặt. Một cặp như vậy sẽ định kỳ huých LB-1, tạo cho nó một chuyển động rung chuyển tinh tế mà Liu và các đồng nghiệp đang tìm kiếm bằng các kính viễn vọng khác.

Trước khi bị cuốn vào những câu chuyện nguồn gốc tiềm năng, các quan sát cần phải được kiểm tra lại, Zevin cảnh báo. Anh ấy nói tôi sẽ bỏ tiền ra rằng nó là một phát hiện dứt khoát, anh ấy nói.

Một lưu ý mà các nhà nghiên cứu lưu ý là khối lượng tính toán của lỗ đen phụ thuộc vào việc xác định khoảng cách đến LB-1 chính xác. Khoảng cách xuất phát của chúng là 13.800 năm ánh sáng - dựa trên độ sáng rõ ràng của ngôi sao và tính toán độ sáng nội tại của nó - khoảng gấp đôi khoảng cách đến ngôi sao được xác định bởi vệ tinh Gaia, sứ mệnh nhiều năm để tạo ra bản đồ 3 chiều chính xác trong số hơn 1 tỷ ngôi sao trong Dải ngân hà (SN: 5/9/18). Nếu khoảng cách Gaia là chính xác, thì lỗ đen có thể chỉ lớn gấp 10 lần mặt trời. (Nếu ngôi sao ở gần hơn, thì nó ít phát sáng hơn, do đó ít hơn. Điều đó có nghĩa là cần có một lỗ đen nhẹ hơn để giải thích tốc độ mà ngôi sao bị quất xung quanh.)

Đó không nhất thiết là một cuộc đình công chống lại nghiên cứu. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng độ sáng thấp hơn nhiều đối với ngôi sao sẽ xảy ra mâu thuẫn với nhiệt độ đo được. Và nếu LB-1 đang chao đảo quanh một lỗ đen, điều đó sẽ làm mất đi tính chính xác của dữ liệu Gaia, Zevin nói. Nhưng đó là một điểm quan trọng cần