Nampaknya, "lubang hitam raksasa" yang ditemui penyelidik tidak begitu mengerikan. Tetapi mencari kesalahan dan berusaha membetulkannya dalam bagaimana sains terus maju.
Dalam satu kajian baru-baru ini (satu kajian yang ditinjau oleh rakan sebaya yang diterbitkan pada 27 November), satu pasukan saintis melaporkan penemuan sistem binari LB-1, yang mengandungi bintang dan, menurut penemuan itu, pendamping lubang hitam 70 kali jisim matahari kita. Ini adalah berita utama, lubang hitam berjisim bintang (lubang hitam yang dibentuk oleh keruntuhan graviti bintang) biasanya kurang dari separuh yang besar. Tetapi sementara kajian yang diketuai oleh Jifeng Liu, dari National Astronomical Observatory of China (NAOC) Akademi Sains China, menarik, itu juga salah.
Tiga makalah baru dikeluarkan minggu ini yang meneliti semula penemuan dari kajian Liu, dan kajian ini mengatakan bahawa lubang hitam LB-1 sebenarnya tidak begitu besar.
Lubang hitam pelik
Lubang hitam berjisim bintang biasanya dikenal pasti oleh pelepasan sinar-X yang terang yang berasal dari gas yang dihasilkan objek, atau ditarik, dari bintang pendampingnya. Tetapi lubang hitam yang terdapat di LB-1 adalah "tidak berinteraksi"; dengan kata lain, ia tidak mengeluarkan gas dari bintangnya, jadi ia tidak dapat dijumpai melalui pelepasan yang terang. Para saintis berpendapat bahawa terdapat banyak contoh lubang hitam jenis ini di alam semesta, tetapi kerana objek ini sukar dilihat, ada beberapa pemerhatian untuk menunjukkan berapa banyak yang mungkin ada di luar sana.
Oleh itu, untuk menentukan bahawa sistem ini mempunyai lubang hitam, pasukan Liu harus mencari dan mempelajari objek tersebut secara tidak langsung, dengan memerhatikan pergerakan pergeseran bintang Doppler bintang dan garis pelepasan merah pekat.
Di bawah fenomena Doppler, objek yang bergerak ke arah Bumi tampak biru, kerana panjang gelombang cahaya semakin pendek, dan merah ketika menjauh dari kita, kerana panjang gelombang semakin panjang. Garis pelepasan, yang dikenali sebagai garis pelepasan H-alpha, adalah garis spektrum, atau garis gelap dalam spektrum. Garis spektral sering digunakan untuk mengenal pasti atom atau molekul dan garis spesifik ini dibuat oleh elektron hidrogen. Pasukan Liu menyelesaikan pekerjaan mereka dengan anggapan bahawa garis ini berasal dari cakera pertambahan di sekitar lubang hitam.
Dengan mengukur perubahan dalam pergeseran Doppler, para penyelidik dapat menentukan halaju objek dan, oleh itu, jisimnya. "Sekiranya bintang dan pendamping mempercepat jumlah yang sama, itu berarti mereka mempunyai jisim yang sama, dan jika seseorang memecut jauh lebih sedikit, itu akan menjadi lebih berat," kata University of California, Berkeley, pelajar kedoktoran astronomi Kareem El-Badry , penulis bersama salah satu daripada tiga makalah yang menganalisis hasil ini, kata. Oleh itu, dalam mengukur pergerakan goyangan pelepasan yang berasal dari (yang diandaikan oleh pasukan Liu adalah) lubang hitam, pasukan Liu memutuskan bahawa halaju lubang hitam itu bermaksud ia sangat besar bagi lubang hitam berjisim bintang.
Sekarang, jika pelepasan itu sebenarnya berasal dari lubang hitam dan bergerak seperti yang mereka laporkan, itu bermaksud bahawa terdapat objek yang sangat besar dalam sistem ini, El-Badry menjelaskan.
Masalah utama dengan kesimpulan ini? Ternyata garis pelepasan ini, gerakan yang berfungsi sebagai bukti utama untuk objek ultramassive yang dicadangkan, tidak goyah. Sebenarnya, ia tidak bergerak sama sekali, kertas baru yang membahas kesimpulan pasukan Liu dijumpai.
Tuntutan yang berani
Anda mungkin pernah mendengar perbincangan dalam beberapa minggu terakhir mengenai lubang hitam berjisim 70 "mustahil". Dalam dos air sejuk hari ini, kami berpendapat bahawa data tersebut disalahtafsirkan, dan tidak ada bukti adanya BH yang sangat besar. 1 / https://t.co/hWLhvaFK1F pic.twitter.com/FoEPifPegc 10 Disember 2019
Tuntutan penemuan lubang hitam yang sangat besar pertama kali mengejutkan El-Badry, kerana lubang hitam jenis ini belum pernah diperhatikan dengan jisim seperti itu. "Pemikiran pertama saya ketika kertas itu dikeluarkan adalah tuntutan yang berani bahawa bukti itu lebih baik," kata El-Badry kepada Space.com. "Anda harus selalu berfikiran terbuka, tetapi dalam hal ini, tuntutan itu pasti luar biasa dan buktinya sedikit lebih goyah."
Isu utama yang dijumpai oleh El-Badry adalah bahawa garis pelepasan kelihatan bergerak; sebenarnya tidak goyah.
El-Badry dan Eliot Quataert, seorang profesor astronomi dan fizik di UC Berkeley, menerbitkan analisis mereka pada hari Isnin (9 Disember) ke pelayan pracetak arXiv. Makalah mereka juga telah diserahkan untuk diterbitkan dalam jurnal Notice Bulanan dari Royal Astronomical Society.
Garis penyerapan yang hilang
Jadi, bagaimana garis pelepasan hanya "kelihatan bergerak"? Nah, kebetulan barisan di atas garis penyerapan, yang mencipta ilusi.
Untuk memahami ilusi, pertama anda perlu mengetahui apa itu garis penyerapan. Lapisan atmosfera luar yang mengelilingi bintang berfungsi sebagai bahan penyerap untuk menyerap cahaya yang datang dari bintang. Oleh itu, apabila para penyelidik mengkaji spektrum cahaya yang berasal dari bintang, mereka dapat melihat garis penyerapan, yang diciptakan oleh atom di atmosfera yang beralih antara keadaan atom.
Dengan bintang di LB-1, terdapat garis penyerapan "tersembunyi" oleh garis pelepasan, kata El-Badry. Keadaan seperti itu dapat menimbulkan ilusi bahawa garis pelepasan bergerak, menghasilkan penampilan pergeseran Doppler, yang dijelaskan dan ditunjukkan oleh El-Badry dan para saintis di sebalik makalah lain dalam kajian tersebut. Dengan hanya mengurangkan garis penyerapan dari pengukuran garis pelepasan, El-Badry dan Quataert, yang menggunakan data yang sama untuk kajian mereka seperti yang dilakukan oleh pasukan Liu, mendapati bahawa garis pelepasan tidak bergerak sama sekali.
Tanpa pergerakan pelepasan ini, Todd Thompson, seorang profesor di Jabatan Astronomi di The Ohio State University, yang tidak terlibat dalam mana-mana makalah ini, menjelaskan kepada Space.com, terdapat dua kemungkinan tafsiran. Sama ada objek kedua dalam sistem jauh lebih besar daripada yang pernah diperhatikan (lebih daripada 70 jisim solar) atau, kemungkinan besar, hanya ada lubang hitam bersaiz rata-rata di LB-1 dan garis pelepasan berasal dari di tempat lain, kata Thompson.
"Ada sesuatu di sana. Cuma mungkin lubang hitam biasa," Jackie Faherty, seorang saintis kanan di Muzium Sejarah Alam Amerika di New York dan rakan sepasukan "StarTalk Radio," memberitahu Space .com. Faherty tidak terlibat dalam makalah ini.
Walau bagaimanapun, kerana garis pelepasan mungkin tidak berasal dari lubang hitam, para penyelidik tidak dapat memperoleh anggaran tepat mengenai jisim lubang hitam. Tetapi analisis pasukan El-Badry menunjukkan bahawa lubang hitam kemungkinan besar antara 5 dan 20 jisim suria, yang, seperti yang mereka jelaskan dalam makalah mereka, "nampaknya paling masuk akal."
Penemuan ... rosak?
Dua makalah tambahan telah dikeluarkan yang juga mengkaji semula tuntutan yang dibuat oleh pasukan Liu. Satu, kajian yang diketuai oleh ahli astronomi teori New Zealand J.J. Eldridge, yang telah diterbitkan ke arXiv, mengambil pendekatan teori untuk menganalisis sistem. Para penyelidik dalam kajian itu mensimulasikan perpustakaan besar dari pelbagai jenis sistem binari untuk melihat apakah para saintis dapat mencari binari yang sesuai dengan pemerhatian yang dilaporkan untuk LB-1. Mereka menjumpai beberapa yang boleh, tetapi tidak ada lubang hitam berjisim 70-suria.
Kajian yang lain, juga diterbitkan ke arXiv, dan dipimpin oleh Michael Abdul-Masih dari Institut Astronomi di universiti KU Leuven di Belgium, mengambil pendekatan yang serupa dengan El-Badry's. Namun, daripada menggunakan data yang sama dengan pasukan Liu, para penyelidik ini mengumpulkan spektrum sistem binari mereka sendiri menggunakan teleskop yang berbeza. Mereka juga melakukan simulasi di mana mereka meletakkan garis penyerapan di bawah garis pelepasan untuk melihat apakah pelepasan itu kelihatan bergerak seperti yang dilakukan di LB-1. Dalam simulasi ini, pasukan Abdul-Masih mendapati bahawa garis kelihatan bergerak maju-mundur, memberikan bukti lebih lanjut bahawa garis pelepasan dalam sistem hanya kelihatan seperti bergerak.
Penebusan untuk LB-1
"Rasanya terlalu menarik untuk menjadi kenyataan," kata Faherty. Tetapi, dia menambahkan, "ini juga cara kemajuan sains."
Faherty menekankan bahawa "Ini baik-baik saja untuk perkara seperti ini berlaku. ... Ini hanya pembetulan kepada keputusan sebelumnya ... tidak apa-apa untuk mempunyai keadaan seperti ini," tambahnya. "Sains maju dan bergerak maju."
Kajian susulan ini telah memberikan bukti bahawa objek sekunder dalam LB-1 sebenarnya bukan lubang hitam ultrarare, ultramassive. Namun, ia masih merupakan objek yang sangat menarik dan patut dikaji lebih jauh, kata El-Badry.
Oleh kerana terdapat banyak perhatian pada kajian asli, termasuk dengan analisis susulan ini, penelitian ini telah meningkatkan minat untuk mempelajari sistem dan sistem LB-1 seperti itu.
Dengan mengenal pasti dan mengkaji lubang hitam yang tidak berinteraksi seperti lubang hitam yang berkaitan dengan LB-1, saintis dapat mengetahui lebih lanjut mengenai objek sukar difahami ini. Dikatakan biasa di ruang angkasa, mereka sukar ditemukan, kerana tidak menghasilkan pelepasan sinar-X yang terang.
"Ini adalah masa yang sangat menarik untuk mencari lubang hitam yang tidak berinteraksi ini, dan mereka pasti telah menemui sistem yang sangat menarik," kata Thompson. Terdapat "populasi yang mesti berada di luar lubang hitam di binari bintang di mana tidak ada interaksi aktif antara dua komponen," tambahnya.
Selain itu, akan menjadi menarik sekiranya para saintis terus menyiasat dari mana sebenarnya garis pelepasan H-alpha ini. Makalah-makalah yang memeriksa semula LB-1 menunjukkan "kemungkinan bahan peredaran darah dapat menanggungnya, tetapi sedikit misteri ... tidak mengapa terlibat dalam misteri," kata Faherty.
Space.com menghubungi pasukan Liu untuk memberi komen, dan Liu mengatakan bahawa "Kami sedang menulis makalah untuk mengatasi semua masalah ini." Dia menambah bahawa pasukannya menjangkakan bahawa kertas itu akan keluar pada minggu depan.
- Apakah Lubang Hitam?
- Kuiz Lubang Hitam: Sejauh Mana Anda Mengetahui Penciptaan Aneh Alam?
- Eureka! Saintis Memotret Lubang Hitam untuk Kali Pertama
