Titik bintang menunjuk ke lubang hitam di kluster bintang globular

Konsep artis mengenai lubang hitam jisim 4-solar dalam kluster bintang globular NGC 3201, melalui ESO.

Bintang di kluster bintang globular NGC 3201 berkelakuan sangat pelik. Ia dibuang ke belakang dan maju ke arah kelajuan seratus ribu kilometer sejam, dengan corak mengulang setiap 167 hari. Para astronom memikirkan bintang ini mengorbit lubang hitam yang tidak kelihatan, dengan empat kali jisim matahari kita. Jika ya, ia adalah lubang hitam pertama yang tidak dapat ditemui dalam kluster globular, dan yang pertama dijumpai dengan secara langsung memerhatikan tarikan graviti.

Para astronom mengatakan, penemuan penting ini tidak hanya berkaitan dengan pemahaman kita tentang pembentukan kelompok bintang dan lubang hitam ini, tetapi juga kepada asal-usul peristiwa gelombang graviti, yang dianggap berlaku semasa penggabungan dua lubang hitam dalam julat massa ini.

Galaksi rumah kami, Bimasakti, tahu mempunyai lebih daripada 150 kluster bintang globular. Mereka sfera simetri berpuluh-puluh ribu bintang purba, yang mengorbit di luar cakera galaksi rata dan dianggap telah terbentuk awal dalam sejarah galaksi, pada masa yang sama Bima Sakti sendiri membentuk.

Sekitar 150 kluster bintang globular mengelilingi galaksi kita.

NGC 3201 dianggap lebih daripada 10 bilion tahun (berbeza dengan umur matahari kita kira-kira empat setengah tahun bilion). Ia terletak di langit kita dalam arah ke arah selatan pergunungan Vela the Sails, pada jarak sekitar 16.300 tahun cahaya dari Bumi. Jangkaan keseluruhan kluster adalah sekitar 254, 000 kali matahari kita.

Ahli astronomi mengkaji kluster ini menggunakan instrumen MUSE di Teleskop Sangat Besar ESO di Chile. Penulis utama Benjamin Giesers dari Georg-August-Universität Göttingen di Jerman melihat perilaku pelik bintang tertentu dalam kelompok. Beliau berkata:

Ia mengorbit sesuatu yang tidak dapat dilihat, yang mempunyai massa lebih daripada empat kali matahari - ini hanya boleh menjadi lubang hitam! Yang pertama dijumpai dalam kluster globular dengan secara langsung memerhatikan tarikan graviti.

Imej komposit warna kluster globular NGC 3201, diperolehi dengan instrumen WFI pada teleskop ESO / MPG 2.2-m di La Silla. Imej melalui ESO.

Imej Teleskop Angkasa Hubble dari rantau tengah NGC 3201. Bulatan biru mengelilingi bintang yang berperilaku pelik, difikirkan sebagai mengorbit lubang hitam. Imej melalui ESO.

ESO menjelaskan:

Hubungan antara lubang hitam dan kelompok globular adalah penting tetapi misteri. Kerana massa dan umur yang besar, kluster-kluster ini dianggap telah menghasilkan sejumlah besar lubang hitam jisim yang besar yang dibentuk sebagai bintang-bintang besar di dalamnya meletup dan runtuh selama jangka hayat yang panjang.

ESO instrumen MUSE menyediakan ahli astronomi dengan keupayaan unik untuk mengukur gerakan ribuan bintang jauh pada masa yang sama. Dengan penemuan baru ini, pasukan buat kali pertama dapat mengesan lubang hitam yang tidak aktif di tengah-tengah kluster globular yang tidak sedang menelan bahan dan tidak dikelilingi oleh cakera gas yang menyala. Mereka boleh menganggarkan jisim lubang hitam melalui pergerakan bintang terperangkap dalam tarikan graviti yang sangat besar.

Dari sifatnya yang diperhatikan, bintang itu bertekad menjadi kira-kira 0.8 kali jisim matahari kita, dan jisim misteri rakannya dikira pada kira-kira 4.36 kali jisim matahari hampir pasti lubang hitam.

Pengesanan terkini sumber radio dan sinar-X dalam kelompok globular, serta pengesanan gelombang gelombang graviti 2016 yang dihasilkan oleh penggabungan dua lubang hitam jisim yang besar, menunjukkan bahawa lubang-lubang hitam yang agak kecil ini mungkin lebih umum dalam kelompok-kelompok globular daripada yang difikirkan sebelumnya.

Giesers membuat kesimpulan:

Sehingga baru-baru ini, diandaikan bahawa hampir semua lubang hitam akan hilang dari kluster globular selepas masa yang singkat dan sistem seperti ini tidak sepatutnya wujud! Tetapi dengan jelas ini tidak berlaku.

Carta ini menunjukkan Vela bintang dan menandakan kebanyakan bintang kelihatan kepada mata tanpa mata pada malam gelap yang jelas. Kelompok bintang globular NGC 3201 ditandai dengan bulatan merah. Kelompok ini dapat dilihat dengan telur dalam teropong dan diselesaikan ke dalam banyak bintang yang lemah dengan teleskop amatur bersaiz sederhana. Carta melalui ESO, IAU dan Sky & Telescope.

Bottom line: Para astronom memerhatikan kelakuan pelik bintang dalam kluster kluster globular NGC 3201 dan menyimpulkan ia mesti mengorbit lubang hitam jisim empat-suria.

Sumber: Ara liar lubang hitam jantan yang berleluasa di kluster globular NGC 3201 ", oleh B. Giesers et al., Untuk muncul dalam notis Bulanan Notis Persatuan Astronomi Diraja.