Künstlerische Darstellung des Cygnus X-1-Systems. (Internationales Zentrum für Radioastronomieforschung) Astronomen haben die allererste Sternmasse erneut untersucht schwarzes Loch jemals identifiziert und festgestellt, dass es mindestens 50 Prozent massiver ist, als wir dachten.
Das Schwarze Loch im Röntgendoppelsystem Cygnus X-1 wurde neu berechnet und hat nun die 21-fache Sonnenmasse. Damit ist es das massereichste Schwarze Loch mit Sternmasse, das jemals ohne den Einsatz von Sternen entdeckt wurde Gravitationswellen , und es zwingt Astronomen, zu überdenken, wie Schwarze Löcher bilden.
Cygnus X-1 war der Erste 1964 als Röntgenquelle entdeckt , und sein Status als Schwarzes Loch wurde zum Gegenstand einer Wette zwischen Astrophysikern Stephen Hawking und Kip Thorne.
Wissenschaftler später bestätigte die Interpretation des Schwarzen Lochs der Natur des Objekts und kamen zu dem Schluss, dass die Röntgenemission dadurch erzeugt wurde, dass das Schwarze Loch einen binären Begleiter gefressen hat.
Es ist zu einem der am besten untersuchten Schwarzen Löcher am Himmel geworden, und die Astronomen dachten, es sei ziemlich gut verstanden: ein Objekt in der Nähe 6.070 Lichtjahre entfernt , mit einer Masse von 14,8 Sonnenmassen , und ein blauer Überriesen-Binärbegleiter namens HDE 226868, der um etwa 18 Uhr eintrifft 24 Sonnenmassen .
Wir haben uns, neuen Beobachtungen zufolge, geirrt.
Astronomen haben neue Parallaxenbeobachtungen des Systems durchgeführt und dabei beobachtet, wie es am Himmel zu „wackeln“ scheint, während die Erde die Sonne umkreist. Dabei verwendeten sie das Very Long Baseline Array, eine Ansammlung von Radioteleskopen, die zusammen als eine kontinentgroße Sammelschüssel fungieren.
Letztendlich zeigten ihre Beobachtungen, dass Cygnus X-1 deutlich weiter entfernt ist, als wir dachten. Das bedeutet, dass die Objekte selbst deutlich größer sind.
„Wir haben mit Radioteleskopen hochpräzise Messungen an Cygnus X-1 durchgeführt – dem ersten Schwarzen Loch, das jemals entdeckt wurde.“ erklärte der Astronom James Miller Jones vom International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) in Australien.
„Das Schwarze Loch befindet sich in einer Umlaufbahn von wenigen Tagen um einen massereichen Begleitstern.“ Indem wir zum ersten Mal die Umlaufbahn des Schwarzen Lochs am Himmel verfolgten, konnten wir die Entfernung zum System verfeinern und es über 7.000 Lichtjahre von der Erde entfernt positionieren.
„Dies implizierte, dass das Schwarze Loch mehr als das 20-fache der Masse unserer Sonne hatte, was es zum massereichsten Schwarzen Loch mit Sternmasse machte, das jemals ohne den Einsatz von Gravitationswellen entdeckt wurde.“ „Das stellt unsere Vorstellungen davon in Frage, wie sich massereiche Sterne zu Schwarzen Löchern entwickeln.“
Zuvor war es das massereichste Schwarze Loch mit Sternmasse, das elektromagnetisch entdeckt wurde M33 X-7 , was der 15,65-fachen Sonnenmasse entspricht. Zum Zeitpunkt seiner Entdeckung stellte sogar M33 X-7 unsere Modelle zur Entstehung Schwarzer Löcher in Frage.
Wissenschaftler kamen zu dem Schluss, dass der massereiche Stern, der zusammenbrechen und das Schwarze Loch bilden würde, das Ende seines Lebens erreichte, langsamer an Masse verlor, als die Modelle vermuten ließen. Sie glauben etwas Ähnliches für Cygnus X-1.
„Sterne verlieren durch Sternwinde, die von ihrer Oberfläche wegblasen, Masse an ihre Umgebung.“ „Aber um ein Schwarzes Loch so schwer zu machen, müssen wir die Menge an Masse verringern, die helle Sterne im Laufe ihrer Lebensdauer verlieren“, sagte der theoretische Astrophysiker Ilya Mandel vom ARC Centre of Excellence in Gravitationswelle Entdeckung (OzGrav) in Australien.
Der Vorläuferstern des Schwarzen Lochs Cygnus direkt zusammengebrochen in das dichte Objekt hinunter, das es heute ist, und umging dabei eine Supernova-Explosion.
Jetzt befindet er sich in einem unglaublich engen, 5,6-tägigen Orbitaltanz mit seinem blauen Überriesen-Begleiter, dessen Masse nun ebenfalls geändert wurde und nun stolze 40 Sonnenmassen beträgt.
Das ist so massiv, dass auch es eines Tages als Schwarzes Loch enden und ein binäres Schwarzes Loch bilden sollte, ähnlich denen, die man bei den Verschmelzungen sieht, die Gravitationswellen erzeugen.
Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass die Binärdatei bald zusammengeführt wird. Die verfeinerte Entfernungsmessung wird es Astronomen auch ermöglichen, andere Eigenschaften von Cygnus X-1 neu zu berechnen. In einer separaten Arbeit fanden Astronomen heraus, dass es sich fast so schnell wie das Licht dreht. Das ist schneller als jedes andere jemals gemessene Schwarze Loch.
Dies steht im direkten Gegensatz zu Gravitationswellen-Doppelsternen, die sehr langsame oder falsch ausgerichtete Spins haben. Dies deutet darauf hin, dass Cygnus
Angesichts der Entfernung zwischen Cygnus
Die Untersuchung des Systems jetzt, bevor es zum zweiten Zusammenbruch des Schwarzen Lochs kommt, bietet eine seltene Gelegenheit, die Doppelsysteme der Schwarzen Löcher zu verstehen.
„Beobachtungen wie diese sagen uns direkt viel über die Evolutionswege, die bei der Entstehung doppelter Schwarzer Löcher möglich sind, von denen einige bodengestützte Gravitationswellendetektoren wie LIGO und Virgo regelmäßig entdeckt haben.“ sagte der Physiker Ashley Ruiter von der University of New South Wales Canberra in Australien, der nicht an der Forschung beteiligt war.
„Es ist großartig, dass wir den Doppelstern mit elektromagnetischem Licht immer noch ‚in Aktion‘ einfangen können, bevor er ein doppeltes Schwarzes Loch bildet – das hilft, unsere Theorien über die Entwicklung naher Doppelsterne zu verfeinern.“
Die Forschung des Teams wurde in veröffentlicht Wissenschaft .