Lehdistötiedote

Galaksistamme on löytynyt painavin tähtien massainen musta aukko

16. huhtikuuta 2024, Turku

Tähtitieteilijät ovat löytäneet Linnunradastamme tähän mennessä löydetyistä paivavimman tähtien massaisen mustan aukon. Musta aukko havaittiin Euroopan avaruusjärjestön Gaia-satelliitista saatujen havaintojen avulla, koska se aiheuttaa sitä kiertävälle seuralaistähdelle outoa "heiluvaa" liikettä. Mustan aukon massan todentamisessa käytettiin Euroopan eteläisen observatorion VLT-teleskoopin (ESO:n VLT) ja muiden maanpäällisten observatorioiden havaintoja. Mustan aukon massa on vaikuttavat 33 kertaa Auringon massa.

Tähtien massaiset mustat aukot syntyvät massiivisten tähtien romahtamisesta, ja Linnunradassa aiemmin havaitut mustat aukot ovat keskimäärin noin 10 kertaa Aurinkoa massiivisempia. Jopa galaksimme seuraavaksi massiivisin tunnettu tähtien massainen musta aukko Cygnus X-1 on vain 21 kertaa Auringon massainen, joten tämä uusi 33:n Auringon massainen kohde on poikkeuksellinen [1].

Huomattavaa on, että tämä musta aukko on myös hyvin lähellä meitä vain 2000 valovuoden päässä Kotkan tähdistössä. Se on Maata toiseksi lähin tunnettu musta aukko. Tämän nimi on Gaia BH3 tai lyhyesti BH3, ja se löydettiin, kun tutkimusryhmä kävi läpi Gaia-havaintoja valmistautuessaan tulevaan datajulkaisuun. "Kukaan ei odottanut löytävänsä suurimassaista mustaa aukkoa, joka lymyilee lähistöllä ja jota ei ole vielä löydetty", sanoi Gaia-ryhmän jäsen Pasquale Panuzzo, tähtitieteilijä Observatoire de Parisissa, joka kuuluu Ranskan kansalliseen tieteellisen tutkimuksen keskukseen (CNRS). "Tällaisen löydön tekee vain kerran tutkimusuransa aikana."

Varmistaakseen löydön, Gaia-ryhmä hyödynsi maanpäällisisten observatorioiden keräämään tietoa, muun muassa Chilen Atacaman autiomaassa sijaitsevan ESO:n VLT:n Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph, eli UVES-instrumentin havaintoja [2]. Näillä havainnoilla selvitettiin ne seuralaistähden ominaisuudet, joiden avulla tähtitieteilijät pystyivät yhdessä Gaia-tietojen kanssa mittaamaan tarkasti BH3:n massan.

Tähtitieteilijät ovat löytäneet galaksimme ulkopuolelta yhtä massiivisia mustia aukkoja (käyttäen eri havaintomenetelmää), ja he ovat esittäneet teorian, jonka mukaan ne voivat muodostua sellaisten tähtien luhistumisesta, joiden kemiallisessa koostumuksessa on hyvin vähän vetyä ja heliumia raskaampia alkuaineita. Näiden niin sanottujen "metalliköyhien" (metal-poor) tähtien uskotaan menettävän vähemmän massaa elinaikanaan, ja siksi niillä on enemmän materiaa jäljellä, jotta niiden kuoleman jälkeen voi syntyä suurimassaisia mustia aukkoja. Tähän asti meillä ei kuitenkaan ole ollut todisteita siitä, että metalliköyhät tähdet olisivat suoraan yhteydessä suurimassaisiin mustiin aukkoihin.

Tähtiparit ovat yleensä koostumukseltaan samanlaisia, joten BH3:n seuralainen voi paljastaa tärkeitä vihjeitä siitä tähdestä, joka romahti ja muodosti tämän poikkeuksellisen mustan aukon. UVES-datan avulla pystyttiin osoittamaan, että seuralaistähti oli hyvin metalliköyhä, mikä viittaa siihen, että myös BH3:n muodostanut romahtanut tähti oli metalliköyhä, aivan kuten ennustettiin.

Panuzzon johtama tutkimus julkaistaan tänään Astronomy & Astrophysics -lehdessä. "Oli poikkeuksellista, että julkaisimme tämän alustaviin tietoihin perustuvan artikkelin ennen tulevaa Gaia-datajulkaisua, koska löytö on ainutlaatuinen", sanoi yksi tutkimuksen kirjoittajista Elisabetta Caffau, joka on myös Gaia-ryhmän jäsen CNRS Observatoire de Parisista. Tietojen julkaisu varhaisessa vaiheessa mahdollistaa sen, että muut tähtitieteilijät voivat aloittaa tämän mustan aukon tutkimisen jo nyt odottamatta täydellistä datajulkaisua, joka on tarkoitus tehdä aikaisintaan vuoden 2025 loppupuolella.

Tulevat tähtijärjestelmän havainnot voivat paljastaa enemmän sen historiasta ja itse mustasta aukosta. Esimerkiksi ESO:n VLT-interferometerin GRAVITY-instrumentti voisi auttaa tähtitieteilijöitä selvittämään, imeekö tämä musta aukko itseensä ainetta ympäristöstään, ja ymmärtämään paremmin tätä jännittävää kohdetta.

Lisähuomiot

[1] Kyseessä ei ole galaksimme massiivisin musta aukko, joka on Linnunradan keskellä sijaitseva supermassiivinen musta aukko Sagittarius A*, jonka massa on noin neljä miljoonaa kertaa Auringon massaa suurempi. Gaia BH3 on kuitenkin Linnunradan massiivisin tunnettu musta aukko, joka on syntynyt tähden romahtamisen seurauksena.

[2] ESO:n VLT:n UVES-spektrografin lisäksi tutkimuksessa käytettiin seuraavien instrumenttien tietoja: HERMES-spektrografi Mercator-teleskoopissa, jota La Palmassa (Espanja) operoi Leuvenin yliopisto (Belgia) yhteistyössä Geneven yliopiston observatorion kanssa (Sveitsi), ja Observatoire de Haute-Provence observatorion (OSU Institut Pythéas) SOPHIE-tarkkuusspektrografi .

Lisätietoa

Tämä tutkimus on esitelty artikkelissa: “Discovery of a dormant 33 solar-mass black hole in pre-release Gaia astrometry”, joka julkaistaan Astronomy & Astrophysics (https://aanda.org/10.1051/0004-6361/202449763) -lehdessä.

P. Panuzzo et al. artikkelissa on ollut mukana koko Gaia-tutkimusryhmä, missä on mukana yli 300 tutkijaa ympäri maailman mukaan lukien maat kuten Itävalta, Belgia, Tšekki, Suomi, Ranska, Saksa, Italia, Alankomaat, Puola, Portugali, Espanja, Ruotsi, Sveitsi, Yhdistynyt kuningaskunta, Chile ja Australia.

Euroopan eteläinen observatorio (ESO) tekee maailmankaikkeuden salaisuuksien tutkimisen mahdolliseksi kaikille tutkijoille ympäri maailman. Suunnittelemme, rakennamme ja operoimme huippuluokan maanpäälisiä observatorioita, joita tähtitieteilijät käyttävät jännittävien tutkimusongelmien ratkaisemiseen ja populääritähtitieteen edistämiseen. Me edistämme myös kansainvälistä yhteistyötä tähtitieteen alalla. ESO perustettiin hallitustenväliseksi järjestöksi vuonna 1962 ja nykyään ESO:ssa on mukana 16 jäsenvaltiota (Itävalta, Belgia, Tšekki, Tanska, Ranska, Suomi, Saksa, Irlanti, Italia, Alankomaat, Puola, Portugali, Espanja, Ruotsi, Sveitsi ja Yhdistynyt kuningaskunta) yhdessä Chilen isäntävaltion kanssa ja Australian kanssa strategisena kumppanina. ESO:n pääkonttori ja sen vierailijakeskus ja planetaario, ESO Supernova, sijaitsevat lähellä Müncheniä Saksassa. Chilen Atacaman aavikko on upea paikka, jossa on ainutlaatuiset olosuhteet tähtitaivaan tarkkailuun. Se on kaukoputkiemme sijoituspaikka. ESO:lla on kolme havaintopaikkaa: La Silla, Paranal ja Chajnantor. Paranalissa ESO operoi Very Large Telescope (VLT) kaukoputkea ja siihen liittyvää Very Large Telescope Interferometria sekä paikalla sijaitsevia taivaankartoitusteleskooppeja: infrapuna-alueella toimivaa VISTAa ja näkyvän valon alueella toimivaa VLT Survey Teleskooppia. Paranalissa ESO isännöi ja operoi myös Cherenkov Telescope Array South havaintolaitetta, joka on maailman suurin ja herkin gamma-alueella havaitseva observatorio. ESO operoi yhdessä kansainvälisten kumppaneiden kanssa APEX- ja ALMA-observatriota Chajnantorilla, jotka ovat kaksi millimetri- ja alimillimetrin alueella toimivaa havaintolaitetta. Rakennamme parhaillaan Paranalin lähelle Cerro Armazonesille "maailman suurinta silmää taivaalle”, ESO:n Erittäin suurta kaukoputkea (Extremely Large Telescope, ELT). Santiagossa, Chilessä sijaitsevista toimipisteistämme tuemme toimintaamme Chilessä ja olemme yhteydessä chileläisiin yhteistyökumppaneihin ja yhteiskuntaan.

Linkit

Tutkimusartikkeli
VLT:n kuvia
ESA:n julkaisu tästä tutkimuksesta
Median edustaja: Tilaa uutiskirje saadaksesi julkaisusulun alaiset uutiset omalla kielelläsi
Tutkija, onko sinulla kerrottavaa? Pitchaa oma tutkimuksesi!

Yhteystiedot

Pasquale Panuzzo
Observatoire de Paris - PSL/CNRS
Paris, France
Puh.: +33 1 45 07 78 42
Sähköposti: pasquale.panuzzo@observatoiredeparis.psl.eu

Elisabetta Caffau
Observatoire de Paris - PSL/CNRS
Paris, France
Puh.: +33 1 45 07 78 73
Sähköposti: elisabetta.caffau@observatoiredeparis.psl.eu

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: press@eso.org

Pasi Nurmi (press contact Suomi)
ESO Science Outreach Network and University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Email: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media

Tämä on ESO:n lehdistötiedotteen käännös eso2408.

Usage of ESO Images, Videos, Web texts and Music
Are you a journalist? Subscribe to the ESO Media Newsletter in your language.