Zriedkavá čierna diera „Zlatovláska“ objavená po extrémnom výbuchu v hlbokom vesmíre

Pri skenovaní katalógu s viac ako 2 700 energetickými výbuchmi v hlbokom vesmíre, ktoré zachytilo observatórium Compton Gamma-Ray NASA, bolo úlohou Jamesa Paintera nájsť ihlu v zásobníku ihiel. Doktorand z Melbournskej univerzity chcel spozorovať jeden z výbuchov, výbuch gama žiarenia, ktorý bol „zbičovaný“ – jeho dráhu prerušil obrovský kozmický objekt na Zemi.

Na konci magisterského štúdia zostúpil z kandidátov iba na pár a po vykonaní niektorých sofistikovaných analytických techník mu zostal iba jeden.

Tento kandidát, známy ako GRB 950830, je podrobne uvedený v novej štúdii, Publikované v pondelok v časopise Nature Astronomy.„A kozmickým objektom hada, ktorého bolo treba preniesť blízko Zeme, aby sa dostal na Zem, je„ stredná hmota čiernej diery “, zriedkavé plemeno kozmického gravitačného umývadla, ktorému astronómovia začali len rozumieť.

Zlatovláska

Vo vesmíre existujú dva známe typy čiernych dier: hviezdne čierne diery, keď masívna hviezda exploduje a potom sa sama zrúti, a sú tu supermasívne čierne diery, ktoré sedia v strede galaxií. Supermasívna čierna diera v strede galaxie Messier 87 Bol Objekt vôbec prvého obrazu čiernej diery, Prichytenie v roku 2019.

Hviezdne čierne diery prijímajú hmotu asi 10-krát väčšiu ako Slnko. Supermasívne čierne diery môžu byť miliardy krát väčšie. Priestor medzi nimi? „Medzi týmito dvoma hranicami nič nevidíme,“ hovorí Pennanter.

Astrofyzici majú teóriu – a začali zisťovať čierne diery v tejto takzvanej „masovej medzere“, v oblasti „Zlatovláska“, kde sa uvažuje o čiernych dierach so strednou hmotnosťou alebo IMBH. Tieto čierne diery sa pohybujú od 100 do 100 000-násobku hmotnosti Slnka a sú chýbajúcim spojivom medzi týmito malými čiernymi dierami, ktoré lákajú supermasívu do stredu vesmíru a galaxií.

Veľmi málo čiernych dier so strednou hmotnosťou bolo definitívne detekovaných. Ďalšia malá čierna diera bola objavená v septembri 2020: Astronómovia študujú gravitačné vlny Našli IMBH asi 150-krát väčší ako Slnko., Vytvorené spojením dvoch malých čiernych dier.

Ale Penneter a spoluautorka Rachel Webster, ktorú objavil astrofyzik Monarch University Eric Thran, astrofyzik na Melbourne University, sú obludné.

„Naše podnikanie je obrovské,“ hovorí Pennanter. „Ak je vytvorená z hviezdnej čiernej diery, je to spojenie mnohých, mnohých generácií, aby dosiahla svoju pozorovanú hmotnosť.“

Približne 50 000 slnečných lúčov, 3XMM J215022.455055108, malo podobnú váhu kandidáta. Publikované v Astrophysical Journal Letters v marci 2020, Ale našlo sa to, keď bolo oddelené od neďalekej hviezdy. Metóda, ktorú Paynter a kolegovia použili, využíva výhody gravitačných šošoviek.

Gravitačná šošovka

GRB 950830 je krátky gama lúč od dlhej dlhej dráhy. Vedci si nie sú istí, odkiaľ pochádza, ale leží niekde hlboko v temnom lese vesmíru. Výbuch podľa nich vznikol, keď explodovali dve neutrónové hviezdy jedna do druhej a uvoľnili obrovské množstvo energie.

Paynter hľadal „gravitačne šošovkový“ výboj gama žiarenia z prístroja BATSE na observatóriu Compton Gamma-Ray Observatory, ktoré v rokoch 1990 až 1999 zachytilo asi 2 700 pingov gama žiarenia. Chceli sme najlepšiu šancu nájsť objektív. Takže BATSE bol ten, ktorý sme si vybrali, “hovorí Pennanter.

GRB 950830 je jediný tím vybavený objektívom.

„Zistilo sa, že moje pôvodné nadšenie bolo prvou gravitačnou šošovkou GRB, pretože napriek 30 rokom objavenia sa nenašli nijakí štatisticky silní kandidáti,“ poznamenáva Petter. „Vyvinuli sme sofistikovaný analytický softvér, ktorý výrazne vylepšuje predchádzajúce metódy detekcie šošoviek, čo nám umožňuje tiež dôrazne odmietnuť kandidátov.“

Po trochu podrobnejšej analýze sa uskutočnil ešte vzrušujúcejší objav. Nastal energetický výbuch Nasledujúci Stredne hmotná čierna diera.

Neuveriteľný gravitačný most IMBH obkročil všetky formy svetla a elektromagnetického žiarenia okolo neho. Keď gama lúč praskol, putoval smerom k vesmíru smerom k nám. Ale keď sa presunul na IMBH, signál sa rozdelil, čo je jav známy ako gravitačné šošovky.

Kontrolná značka v šošovkách je ozvenou signálu, pretože niektoré žiarenie z gama záblesku trvá dlhšie, kým sa dostane k detektoru na observatóriu, pretože sa ohýba okolo IUSH. Toto je veľmi jemný rozdiel. „Napriek mnohým miliardám svetelných rokov, ktoré sa k nám dostanú, je tento rozdiel v našom prípade pre náš prípad iba 400 ms,“ vysvetľuje Pennanter.

Toto nie je definitívna identita IMBH, ale je to ďalší dobrý kandidát. Pomáha tiež astronómom odhadnúť, koľko z týchto IMBH môže číhať hlboko. Ich výpočty naznačujú, že ich počet môže byť v oblasti okolo nás v Mliečnej ceste okolo 46 000, ale Pennanter tvrdí, že v meraniach panuje veľká neistota. Hľadanie ďalších kandidátov na optiku pomôže znížiť neistotu.

„V ideálnom prípade by sme v budúcnosti analyzovali aj ďalšie katalógy,“ hovorí Pennanter.

Thran naznačuje, že IMBH môžu byť starodávnymi pozostatkami raného vesmíru z čias pred vznikom hviezd a galaxií. Ak je to tak, môžu to byť „semená supermasívnych čiernych dier, ktoré dnes prebývajú v srdciach galaxií“.

Postupujte Vesmírny kalendár CNET do roku 2021 Ak chcete byť informovaní o všetkých najnovších správach o vesmíre v tomto roku. Môžete ho tiež pridať do svojho Kalendára Google.