Att observera svarta hål är en utmaning som många astronomer brottas med. Tack vare känsliga instrument kan vi idag upptäcka svarta hål som krockar, ta bilder av svarta hål samt mäta strålningen då de slukar närliggande stjärnor. Nu har astronomer upptäckt inte bara det minsta svarta hålet hittills utan även ett svart hål som gett sig till känna utan någon mätbar strålning alls.
När svarta hål slukar stjärnor hamnar resterna av stjärnan i omloppsbana kring det svarta hålet, som vid upphettningen frigör röntgenstrålning, något som går att mäta här på jorden. Forskare har länge misstänkt att det finns svarta hål i dubbelsystem med stjärnor som inte växelverkar. Stjärna och svart hål roterar stillsamt kring varandra utan att något slukas, och utan detekterbar strålning. Den 1 november meddelade ett forskarteam från Ohio State University i tidskriften Science att ett sådant svart hål nu har upptäckts (se även pressmeddelande från Lunds universitet och en notis i Vetenskapsradion).
Metoden för att upptäcka detta svarta hål är samma metod som användes för att upptäcka den första exoplaneten kring en sollik stjärna (som årets Nobelpris i fysik gick till). I data från den stora stjärnkartläggningen APOGEE hittade forskarna nämligen en stjärna med en radialhastighet (hastigheten längs siktlinjen mot stjärnan) som visar på att någonting tungt drar i stjärnan. Ofta beror sådant på en annan, okänd stjärna i dubbelsystemet, men denna gång kunde ingen annan stjärna observeras.
Astronomiprofessorn Jennifer Johnson, en del av Ohio-teamet och medlem APOGEE-projektet, var på Sverigebesök när artikeln i Science kom ut, och vi fick en pratstund med henne.
– Det är faktiskt en stor lättnad att vi lyckades hitta ett sånt här system. Vi har förutspått länge att de borde finnas, berättar hon.
Det är de stora kartläggningarna av Vintergatan som gjorts det senaste decenniet som är den största bidragande faktorn till att ett så sällsynt system kunde upptäckas, menar Jennifer Johnson.
– Det är skillnad mot tidigare när vi endast hade data för ett par hundratals stjärnsystem. Nu har vi data för flera hundratusentals system och chansen för att hitta sådana här ovanliga system har ökat, säger hon.
Är det som att leta efter en nål i en höstack? Inte långt ifrån. Jennifer Johnson förklarar att man med dagens datorer kan optimera sökandet och jämföra med data från andra stora kartläggningar. Mätningarna från APOGEE-projektet kunde kontrolleras med data från bland annat satelliten Gaia, och för att hjälpa med det kopplade forskarna in en av hjärnorna bakom Gaia, lundastronomen Lennart Lindegren. Med hjälp av data från Gaia och beräkningar som Lennart Lindegren gjort lyckades man bestämma ett tillförlitligt avstånd till systemet. Då kunde också stjärnans massa bestämmas.
Jennifer Johnson berättar att uträknadet av stjärnans massa var ett avgörande steg för att lista ut vad som drog i den. Perioden på dragningen uppmättes till 83 dagar och med hjälp av massan på stjärnan kunde massan av partnern som drog i stjärnan räknades ut till drygt tre gånger solens, med felstaplar som kan medge en massa mellan 2,6 och 6,1 solmassor.
Det tyder starkt på att det minsta svarta hål som forskare känner till nu har upptäckts, och det lämnar astronomer världen över lite konfunderade. Tidigare har man antagit att svarta hål måste väga åtminstone 5 gånger solmassan, något som nu ifrågasätts. Jennifer Johnson poängterar att det skulle kunna vara en extremt tung neutronstjärna, med en svart hål är mycket troligare.
– Oavsett vad det är så är det otroligt intressant, säger hon.
Frågan kvarstår dock hur systemet kan har bildats. Deras läge i galaxen tyder på att paret föddes tillsammans. En av stjärnorna exploderade som en supernova och blev ett svart hål – mätningar av stjärnans ämnesuppsättning pekar på att stjärnan som är kvar absorberat material från partnern som smällde. Men att systemet skulle överleva supernovaexplosionen då det svarta hålet bildades är ”lite av ett mirakel i sig”, enligt Jennifer Johnson.
Jennifer Johnson tror starkt på att med hjälp av teleskop som Gaia och kartläggningar som APOGEE kommer vi att få se flera sådana här upptäckter i framtiden, och det kommer att ge astronomer en bättre uppfattning om hur dessa system skapas.
– Det ser jag fram emot! Om vi inte hittar fler kommer jag att bli väldigt chockad, skrattar hon.
