Hubble og Gaia finna hugsanlegt millistærðarsvarthol í nálægri kúluþyrpingu
Sævar Helgi Bragason
28. maí 2023
Fréttir
Millistærðarsvarthol gæti leynst í miðju kúluþyrpingarinnar Messier 4
Stjörnufræðingar sem notuðu Hubble geimsjónauka NASA og ESA hafa fundið bestu sönnunargögnin til þessa fyrir sjáldgæfri gerð millistærðarsvarthols. Þetta hugsanlega svarthol er í 6000 ljósára fjarlægð frá Jörðinni, nánar tiltekið í miðju kúluþyrpingarinnar Messier 4.
Massi svarthola er mældur í sólmössum, þ.e. hversu mikið efni þau innihalda í samanburði við sólina okkar. Rannsóknir hafa sýnt að svarthol eru einkum tvenns konar: Annars vegar lítil svarthol sem eru allt að 100 sólmassar og hins vegar risasvarthol sem eru meira en 100 þúsund sólmassar.
Áætlað er Vetrarbrautin okkar geymi að minnsta kosti 100 milljónir lítilla svarthola. Slík stjörnumassa-svarthol eru leifar sprengistjarna og vega jafnan nokkrum sinnum meira en sólin okkar. Í alheiminum virðist svo sem misvirk risasvarthol, margar milljónir eða milljarðar sólmassa, lúri í miðju hverrar einustu vetrarbrautar.
Erfitt hefur reynst að finna millistærðarsvarthol sem eru milli 100 og 100 þúsund sólmassar. Nú telja stjörnufræðingar sig þó loks hafa fundið ummerki eins slíks með hjálp Hubble geimsjónaukans og Gaia gervitungls ESA.
Svo virðist sem að í miðju kúluþyrpingarinnar Messier 4, sem er í 6000 ljósára fjarlægð frá Jörðu, leynist 800 sólmassa millistærðarsvarthol. Fyrirbærið sem um ræðir sést ekki beint en massi þess er mældur með því að fylgjast með stjörnum á sveimi um mjög sterkt þyngdarsviðs ósýnilegs risa.
„Við getum ekki sagt með fullri vissu að þyngdarsviðið í miðjunni sé stakt fyrirbæri en getum sýnt fram á að það er mjög smátt. Það er of lítið til þess að hægt sé að útskýra það með öðrum hætti en að um sé að ræða svarthol,“ sagði Eduardo Vital, stjörnufræðingur við Space Telescope Science Instutite í Baltimore í Bandaríkjunum. Hann er aðalhöfundur greinar um rannsóknina sem birtist í Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Mælingarnar eru gríðarlega tímafrekar og útheimta mikla nákvæmni. Skoðuð voru gögn sem aflað var yfir meira en tólf ára tímabil. Gögn frá Gaia gervitungli ESA með athugunum á meira en 6000 stjörnum í kúluþyrpingunni voru líka notuð.
Mælingar Hubbles setja skorður á aðrar tilgátur um eðli fyrirbærisins sem um er að ræða. Mælingarnar passa þannig ekki við mjög þétta stjörnuþyrpingu, nifteindastjörnuhóp eða mörg smærri svarthol. TIl að útskýra mælingarnar þyrfti til dæmis 40 lítil svarthol eða svo á svæði sem er aðeins tíundi hluti úr ljósári að stærð. Í slíku tilviku myndu svartholin renna saman eða kastast burt. Skýringin sem fellur best að mælingunum er því millistærðarsvarthol.
„Vísindi snúast sjaldnast um að uppgötva eitthvað nýtt í einu vetfangi. Vísindi snúast oftast um að komast að niðurstöðu í skrefum og þetta gæti verið eitt skrefið í átt til staðfestingar á tilvist millistærðarsvarthola,“ sagði Timo Prusti, vísindamaður við Gaia verkefnið. „Þriðja gagnabirting Gaia um eiginhreyfingar stjarna í Vetrarbrautinni léku lykilhlutverk í rannsókninni. Frekari gagnabirting frá Gaia og eftirfylgni með Hubble og James Webb geimsjónaukunum gætu varpað frekari ljósi á fyrirbærið.“
Hubble og Gaia finna hugsanlegt millistærðarsvarthol í nálægri kúluþyrpingu
Sævar Helgi Bragason 28. maí 2023 Fréttir
Millistærðarsvarthol gæti leynst í miðju kúluþyrpingarinnar Messier 4
Stjörnufræðingar sem notuðu Hubble geimsjónauka NASA og ESA hafa fundið bestu sönnunargögnin til þessa fyrir sjáldgæfri gerð millistærðarsvarthols. Þetta hugsanlega svarthol er í 6000 ljósára fjarlægð frá Jörðinni, nánar tiltekið í miðju kúluþyrpingarinnar Messier 4.
Massi svarthola er mældur í sólmössum, þ.e. hversu mikið efni þau innihalda í samanburði við sólina okkar. Rannsóknir hafa sýnt að svarthol eru einkum tvenns konar: Annars vegar lítil svarthol sem eru allt að 100 sólmassar og hins vegar risasvarthol sem eru meira en 100 þúsund sólmassar.
Áætlað er Vetrarbrautin okkar geymi að minnsta kosti 100 milljónir lítilla svarthola. Slík stjörnumassa-svarthol eru leifar sprengistjarna og vega jafnan nokkrum sinnum meira en sólin okkar. Í alheiminum virðist svo sem misvirk risasvarthol, margar milljónir eða milljarðar sólmassa, lúri í miðju hverrar einustu vetrarbrautar.
Erfitt hefur reynst að finna millistærðarsvarthol sem eru milli 100 og 100 þúsund sólmassar. Nú telja stjörnufræðingar sig þó loks hafa fundið ummerki eins slíks með hjálp Hubble geimsjónaukans og Gaia gervitungls ESA.
Svo virðist sem að í miðju kúluþyrpingarinnar Messier 4, sem er í 6000 ljósára fjarlægð frá Jörðu, leynist 800 sólmassa millistærðarsvarthol. Fyrirbærið sem um ræðir sést ekki beint en massi þess er mældur með því að fylgjast með stjörnum á sveimi um mjög sterkt þyngdarsviðs ósýnilegs risa.
„Við getum ekki sagt með fullri vissu að þyngdarsviðið í miðjunni sé stakt fyrirbæri en getum sýnt fram á að það er mjög smátt. Það er of lítið til þess að hægt sé að útskýra það með öðrum hætti en að um sé að ræða svarthol,“ sagði Eduardo Vital, stjörnufræðingur við Space Telescope Science Instutite í Baltimore í Bandaríkjunum. Hann er aðalhöfundur greinar um rannsóknina sem birtist í Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Mælingarnar eru gríðarlega tímafrekar og útheimta mikla nákvæmni. Skoðuð voru gögn sem aflað var yfir meira en tólf ára tímabil. Gögn frá Gaia gervitungli ESA með athugunum á meira en 6000 stjörnum í kúluþyrpingunni voru líka notuð.
Mælingar Hubbles setja skorður á aðrar tilgátur um eðli fyrirbærisins sem um er að ræða. Mælingarnar passa þannig ekki við mjög þétta stjörnuþyrpingu, nifteindastjörnuhóp eða mörg smærri svarthol. TIl að útskýra mælingarnar þyrfti til dæmis 40 lítil svarthol eða svo á svæði sem er aðeins tíundi hluti úr ljósári að stærð. Í slíku tilviku myndu svartholin renna saman eða kastast burt. Skýringin sem fellur best að mælingunum er því millistærðarsvarthol.
„Vísindi snúast sjaldnast um að uppgötva eitthvað nýtt í einu vetfangi. Vísindi snúast oftast um að komast að niðurstöðu í skrefum og þetta gæti verið eitt skrefið í átt til staðfestingar á tilvist millistærðarsvarthola,“ sagði Timo Prusti, vísindamaður við Gaia verkefnið. „Þriðja gagnabirting Gaia um eiginhreyfingar stjarna í Vetrarbrautinni léku lykilhlutverk í rannsókninni. Frekari gagnabirting frá Gaia og eftirfylgni með Hubble og James Webb geimsjónaukunum gætu varpað frekari ljósi á fyrirbærið.“