W 2020 roku zespół kierowany przez astronomów z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) zgłosił najbliższą Ziemi czarną dziurę, znajdującą się zaledwie 1000 lat świetlnych od nas, w układzie HR 6819. Jednak wyniki ich badań zostały zakwestionowane przez innych badaczy, w tym przez międzynarodowy zespół z KU Leuven w Belgii. W opublikowanym dzisiaj artykule te dwa zespoły zjednoczyły się, aby donieść, że w rzeczywistości w HR 6819 nie ma czarnej dziury, która jest zamiast tego „wampirskim” układem dwugwiazdkowym na rzadkim i krótkotrwałym etapie ewolucji.
Oryginalne badanie dotyczące HR 6819 spotkało się z dużym zainteresowaniem zarówno prasy, jak i naukowców. Thomas Rivinius, chilijski astronom ESO i główny autor tego artykułu, nie był zaskoczony przyjęciem odkrycia czarnej dziury przez społeczność astronomiczną. „Jest to nie tylko normalne, ale powinno być, że wyniki są analizowane”, mówi, „i wynik, który sprawia, że nagłówki są jeszcze bardziej”.
Rivinius i jego koledzy byli przekonani, że najlepszym wyjaśnieniem danych, które posiadali, uzyskanych za pomocą 2,2-metrowego teleskopu MPG/ESO, było to, że HR 6819 jest układem potrójnym, z jedną gwiazdą okrążającą czarną dziurę co 40 dni i drugą gwiazdą. na znacznie szerszej orbicie. Jednak badania prowadzone przez Julię Bodensteiner, wówczas doktorantkę z KU Leuven w Belgii, zaproponowały inne wyjaśnienie tych samych danych: HR 6819 może również być układem z tylko dwiema gwiazdami na 40-dniowej orbicie i w ogóle bez czarnej dziury . Ten alternatywny scenariusz wymagałby „rozebrania” jednej z gwiazd, co oznaczałoby, że wcześniej straciła dużą część swojej masy na rzecz drugiej gwiazdy.
„Osiągnęliśmy limit istniejących danych, więc musieliśmy sięgnąć po inną strategię obserwacyjną, aby wybrać między dwoma scenariuszami zaproponowanymi przez oba zespoły” – mówi naukowiec z KU Leuven, Abigail Frost, który kierował nowym badaniem opublikowanym dzisiaj w Astronomy. i astrofizyka.
Aby rozwiązać zagadkę, oba zespoły współpracowały nad uzyskaniem nowych, ostrzejszych danych HR 6819 za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) i Bardzo Dużego Interferometru Teleskopu (VLTI). „VLTI było jedynym obiektem, który dostarczył nam decydujących danych potrzebnych do rozróżnienia tych dwóch wyjaśnień” – mówi Dietrich Baade, autor zarówno oryginalnego badania HR 6819, jak i nowego artykułu Astronomy & Astrophysics. Ponieważ nie ma sensu prosić dwukrotnie o tę samą obserwację, oba zespoły połączyły siły, co pozwoliło im połączyć swoje zasoby i wiedzę, aby odkryć prawdziwą naturę tego systemu.
„Scenariusze, których szukaliśmy, były dość jasne, bardzo różne i łatwe do odróżnienia za pomocą odpowiedniego instrumentu” – mówi Rivinius. „Zgodziliśmy się, że w układzie znajdują się dwa źródła światła, więc pytanie brzmiało, czy krążą blisko siebie, jak w scenariuszu z gwiazdą obnażoną, czy też są daleko od siebie, jak w scenariuszu z czarną dziurą”.
Aby rozróżnić te dwie propozycje, astronomowie użyli zarówno instrumentu GRAVITY VLTI, jak i instrumentu Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) na należącym do ESO VLT.
„MUSE potwierdziło, że nie było jasnego towarzysza na szerszej orbicie, podczas gdy wysoka rozdzielczość przestrzenna GRAVITY była w stanie rozdzielić dwa jasne źródła oddalone tylko o jedną trzecią odległości między Ziemią a Słońcem” – mówi Frost. „Te dane okazały się ostatnim elementem układanki i pozwoliły nam stwierdzić, że HR 6819 jest układem podwójnym bez czarnej dziury”.
„Nasza najlepsza jak dotąd interpretacja jest taka, że złapaliśmy ten układ podwójny w chwilę po tym, jak jedna z gwiazd wyssała atmosferę ze swojej gwiazdy towarzyszącej. Jest to powszechne zjawisko w ciasnych układach podwójnych, czasami określane jako „gwiezdny wampiryzm” w dla prasy” – wyjaśnia Bodensteiner, obecnie stypendysta ESO w Niemczech i autor nowego badania. „Podczas gdy gwiazda dawcy została pozbawiona części swojego materiału, gwiazda biorca zaczęła kręcić się szybciej”.
„Złapanie takiej fazy po interakcji jest niezwykle trudne, ponieważ trwa ona tak krótko”, dodaje Frost. „To sprawia, że nasze odkrycia dotyczące HR 6819 są bardzo ekscytujące, ponieważ stanowią idealnego kandydata do badania, w jaki sposób wampiryzm wpływa na ewolucję masywnych gwiazd, a z kolei na powstawanie powiązanych z nimi zjawisk, w tym fal grawitacyjnych i gwałtownych wybuchów supernowych”.
Nowo utworzony wspólny zespół Leuven-ESO planuje teraz dokładniej monitorować HR 6819 przy użyciu instrumentu GRAVITY VLTI. Naukowcy przeprowadzą wspólne badanie systemu na przestrzeni czasu, aby lepiej zrozumieć jego ewolucję, ograniczyć jego właściwości i wykorzystać tę wiedzę, aby dowiedzieć się więcej o innych układach binarnych.
Jeśli chodzi o poszukiwanie czarnych dziur, zespół pozostaje optymistą. „Czarne dziury o masie gwiazdowej pozostają bardzo nieuchwytne ze względu na swoją naturę” – mówi Rivinius. „Ale szacunki rzędu wielkości sugerują, że w samej Drodze Mlecznej są dziesiątki do setek milionów czarnych dziur” – dodaje Baade. To tylko kwestia czasu, zanim astronomowie je odkryją.
Więcej informacji
Badania te zostały zaprezentowane w artykule „HR 6819 to układ podwójny bez czarnej dziury: Revisiting the source with infrared interferometry and optical integral field specroscopy”, który ma się pojawić w Astronomy & Astrophysics.
Otrzymał finansowanie od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN) w ramach unijnego programu badań i innowacji Horyzont 2020 (umowa o dotację nr 772225: MULTIPLES; PI: Hugues Sana).
Zespół składa się z AJ Frost (Instytut Astronomii, KU Leuven, Belgia) [KU Leuven]), J. Bodensteiner (Europejskie Obserwatorium Południowe, Garching, Niemcy) [ESO]), Th. Rivinius (Europejskie Obserwatorium Południowe, Santiago, Chile) [ESO Chile]), D. Baade (ESO), A. Mérand (ESO), F. Selman (ESO Chile), M. Abdul-Masih (ESO Chile), G. Banyard (KU Leuven), E. Bordier (KU Leuven, ESO Chile), K. Dsilva (KU Leuven), C. Hawcroft (KU Leuven), L. Mahy (Królewskie Obserwatorium Belgii, Bruksela, Belgia), M. Reggiani (KU Leuven), T. Shenar (Anton Pannekoek Institute for Astronomy , University of Amsterdam, Holandia), M. Cabezas (Instytut Astronomiczny, Akademia Nauk Republiki Czeskiej, Praga, Czechy [ASCR]), P. Hadrava (ASCR), M. Heida (ESO), R. Klement (The CHARA Array of Georgia State University, Mount Wilson Observatory, Mount Wilson, USA) i H. Sana (KU Leuven).