Twee weken geleden (27 november) publiceerden astronomen een paper in het tijdschrift Nature waarin ze beweerden dat ze een niet te gigantisch zwart gat hadden gevonden, niet ver van de aarde. Als ze correct waren, zou het een grote schok zijn geweest voor de astrofysica, waardoor de theorieën over hoe en waar zulke enorme zwarte gaten ontstaan, zouden zijn opgeschud. Maar het lijkt erop dat ze waarschijnlijk ongelijk hadden.
De onderzoekers dachten dat ze het zeldzame, enorme zwarte gat, 70 keer de massa van onze zon, hadden gevonden als onderdeel van een binair systeem dat bekend staat als LB-1 en dat 15.000 lichtjaar van de aarde verwijderd is. Maar nu vonden twee onafhankelijke artikelen die deze week in de arXiv-database werden gepubliceerd hetzelfde basisprobleem met die bewering: het vertrouwde op bewijs dat het ongeziene zwarte gat heel licht wiebelde terwijl zijn zware metgezelster, bekend als de B-ster, eromheen draaide. . Het verschil tussen de lichte beweging van het zwarte gat en de snelle beweging van de ster suggereerde dat het zwarte gat veel groter was - als ze dichter bij elkaar stonden, zou je verwachten dat het zwarte gat evenveel beweegt als de ster. Volgens de twee nieuwe artikelen interpreteerden de onderzoekers echter verkeerd wat ze zagen in het licht van het verre systeem.
Stel je een sumoworstelaar voor die een bowlingbal ronddraait aan het einde van een lange ketting. Dat is ongeveer hoe het model van dit systeem werkte in het Nature-artikel. De worstelaar in dat scenario (het zwarte gat) zou een beetje heen en weer schuiven om het gewicht van de bal (de begeleidende ster) te compenseren, maar de bal zou het grootste deel van de beweging doen. Als je de massa van de bowlingbal kende en wist hoeveel ze elk bewogen, dan zou je de massa van de sumoworstelaar kunnen berekenen.
Het probleem is dat het kronkelende stukje licht waarop de onderzoekers de claim bouwden - de "Hα-emissielijn" genoemd - er nu uitziet alsof het helemaal niet uit het zwarte gat kwam. Dat betekent dat de verbluffende massameting waarschijnlijk verkeerd is.
'Je hebt een zware B-ster, en dat is het ene onderdeel. En dan is het zwarte gat het andere onderdeel', zei Jackie Faherty, astrofysicus bij het American Museum of Natural History in New York City, die niet t betrokken bij een van deze documenten. 'Dus je hebt deze twee dingen waar je naar kijkt, maar ze kunnen met elkaar verward raken.'
Telescopen op aarde zijn over het algemeen niet scherp genoeg om de individuele objecten in sterrenstelsels goed genoeg op te lossen om hun bewegingen te meten - vooral wanneer een van die objecten een zwart gat is, alleen zichtbaar vanaf de dunne "accretieschijf" van materiaal rond het hoofdlichaam . Dus het bestuderen van deze systemen vereist vaak het analyseren van de patronen in individuele lichtfrequenties die uit de systemen komen, en deze gebruiken om conclusies te trekken over wat er in hen gebeurt.
LB-1 heeft één zeer heldere gegevensbron: al het licht dat van de normale B-ster in het systeem komt. Onderzoekers kunnen de bewegingen meten met behulp van het Doppler-effect, waardoor de lichtgolflengten langer worden en het licht rood lijkt te worden als de ster van de aarde weg beweegt, en dan een beetje blauwer wordt naar de aarde terug. Onderzoekers kunnen dat Doppler-effect volgen in een reeks emissielijnen - vooral heldere stralingsfrequenties die overeenkomen met individuele kenmerken van de ster.
In het Nature-artikel vonden de onderzoekers een andere emissielijn in het systeem, de Hα-lijn, die niet van de normale ster leek te komen. Ze ontdekten dat het ook een mild Doppler-effect vertoonde, wat suggereerde dat de bron een beetje bewoog, en suggereerden dat het waarschijnlijk afkomstig was van de schijf met materiaal rond een ongezien zwart gat in het systeem. Wat de nieuwe artikelen vonden, is dat de natuuronderzoekers de gegevens van de heldere bron, de ster en de zwakke bron niet volledig konden ontwarren. Dat schijnbare wiebelen in de Hα-lijn was een soort illusie gecreëerd door licht van de begeleidende ster en verdwijnt zodra je die bron op de juiste manier aftrekt. Wat de Hα-lijn ook maakt, het beweegt helemaal niet ten opzichte van het systeem.
"Nadat het is opgemerkt, is het heel gemakkelijk te begrijpen - het is niet iets duister en ik denk dat de meeste astronomen het argument zouden begrijpen en het daarmee eens zouden zijn", Leo C. Stein, een astrofysicus van de Universiteit van Mississippi die ook niet betrokken was bij een van deze kranten, vertelde WordsSideKick.com.
Hij zei dat hij na het zien van de nieuwe kranten "zeer sceptisch" is over de bewering van de oorspronkelijke Nature-krant over de massa van het zwarte gat.
Als de Hα-lijn niet beweegt, betekent dat een van de twee dingen, University of California, Berkeley, astrofysici Kareem El-Badry en Eliot Quataert schreven in hun paper, een van de twee gepubliceerd aan arXiv die het Hα-probleem identificeerde.
'Een mogelijke interpretatie is dat de metgezel een zwart gat is met een nog grotere massa dan gemeld', schreven ze.
Misschien is het zwarte gat zo verbazingwekkend groot dat het helemaal niet lijkt te wiebelen onder de zwaartekracht van zijn metgezel.
'We beschouwen dit scenario als buitengewoon onwaarschijnlijk', schreven ze.
Er is geen ander bewijs van zo'n groot zwart gat in het systeem.
Dus het meest waarschijnlijke scenario is dat het systeem min of meer op de schaal van de zon een meer typisch zwart gat bevat, en de Hα-lijn komt van een andere bron, zoals uiteengezet in het tweede arXiv-artikel, van een groter team van de Katholieke Universiteit Leuven en de Koninklijke Sterrenwacht, beide in België.
Een derde paper, van een team van onderzoekers uit Nieuw-Zeeland, Canada en Australië, identificeerde nog een aantal problemen met de Nature-paper, waaronder dat de auteurs de afstand tot het systeem waarschijnlijk verkeerd inschatten. Het is overtuigend, zei Stein, maar het Hα-probleem is een veel eenvoudiger probleem.
Het systeem is nog steeds interessant en El-Badry zei in een tweet dat hij ernaar uitkijkt het nader te bestuderen. Maar het past beter in de bestaande theorieën over astrofysica, die gemakkelijk kleinere zwarte gaten in dit gebied van de ruimte verklaart, maar moeite heeft om uit te leggen hoe een veel groter zwart gat zich had kunnen vormen.
'Dit is een verhaal over hoe de wetenschap vordert', vertelde Faherty aan WordsSideKick.com. "Wetenschappers raakten erg geïntrigeerd omdat het een soort interessante push was voor wat we zouden kunnen beschouwen in onze theorie van stellaire evolutie. Maar de wetenschap vordert ook als we elkaars werk zorgvuldig controleren, en dat is wat er in dit geval is gebeurd."
