Pressmeddelande

Svart hål funnet i stjärnhop bortom Vintergatan

11 november 2021, Skurup

Med hjälp av Europeiska Sydobservatoriets Very Large Telescope (ESO:s VLT) har astronomer upptäckt ett litet svart hål utanför Vintergatan genom att studera hur det påverkar stjärnorna i omgivningen. Det är första gången denna metod har använts för att upptäcka ett svart hål utanför vår egen galax. Den kan få stor betydelse för sökandet efter gömda svarta hål i Vintergatan och närliggande galaxer och för att ta reda på hur dessa mystiska objekt bildas och utvecklas.

Det nyfunna svarta hålet gömde sig i NGC 1850, en massiv öppen stjärnhop med tusentals medlemmar på 160 000 ljusårs avstånd i Stora Magellanska molnet, en av Vintergatans satellitgalaxer.

 

“Likt Sherlock Holmes som söker kriminella med hjälp av deras efterlämnade spår tittade vi noggrant på varje enskild stjärna i denna hop för att försöka hitta spår av ett osynligt svart hål” säger Sara Saracino vid Astrophysics Research Institute vid Liverpool John Moores University i Storbritannien, som ledde forskningsprojektet vars resultat publiceras i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. “Nu när vi har hittat en misstänkt med denna metod är möjligheterna öppna att hitta många fler, i andra hopar”.

 

Det första svarta hålet som hittats på detta sätt är omkring 11 gånger mer massivt än solen. Det avgörande beviset i sökandet var dess gravitationella påverkan på en stjärna med fem solmassor, som kretsar i en bana runt hålet.

 

Astronomer har tidigare hittat små svarta hål av detta slag, med stjärnlika massor, i andra galaxer genom att studera den röntgenstrålning som sänds ut då de drar till sig materia, eller från de gravitationsvågor som uppstår då svarta hål kolliderar med varandra eller med en neutronstjärna.

 

Men de allra flesta svarta hål avslöjar inte sin närvaro genom röntgen-  eller gravitationsstrålning. “Den stora merparten kan bara upptäckas dynamiskt” säger Stefan Dreizler, en medlem i forskarlaget vid Göttingens universitet i Tyskland. “När de samverkar gravitationellt med en stjärna kommer de att påverka dess bana, vilket kan detekteras med känsliga instrument”.

 

Den dynamiska detektionsmetod som användes av Saracino och hennes forskarlag kan bana väg för att hitta många fler svarta hål och undersöka deras egenskaper. “Varje enskild detektion vi kan göra bidrar till vår kunskap om stjärnhopar och de svarta hål som gömmer sig i dem” säger Mark Gieles vid Barcelonas universitet och en av medförfattarna till studien. 

 

Upptäckten i NGC 1850 är den första där ett svart hål har hittats i en ung stjärnhop – dess ålder är bara 100 miljoner år, ett ögonblick i universums historia. Genom att jämföra unga svarta hål av detta slag med större och äldre svarta hål i gamla stjärnhopar kan astronomerna få en inblick i hur dessa objekt växer genom att livnära sif  på stjärnor eller smälta samman med andra svarta hål. Med större kunskap om “demografin” för svarta hål i stjärnhopar kan också förståelsen för källorna till gravitationsvågor förbättras.

 

“Svarta hål av denna storlek bildas när massiva stjärnor dör, och stjärnor av denna typ spelar en betydande roll för galaxers tidiga utveckling och bildningen av de flesta grundämnen. Studier av svarta hål som detta kan därför ge oss mer kunskap om massiva stjärnors livscykel” säger Chris Usher, astronom vid Stockholms universitet och medförfattare till studien. “Eftersom detta svarta hål befinner sig i en stjärnhop vet vi betydligt mer om det än normalt, bland annat dess ålder, vilket gör det lättare att förstå vilken typ av stjärna det bildades ur.”

 

Forskarlaget samlade data under två års tid med MUSE-instrumentet (Multi Unit Spectroscopic Explorer) på ESO:s VLT som är belägen i Chiles Atacamaöken. “Med MUSE kunde vi observera mycket stjärntäta områden, som de inre regionerna i stjärnhopar, och analysera alla stjärnor i närheten. Vi erhöll information om ett tusental stjärnor vid varje observation vilket ör åtmisntone tio gånger fler än med något annat instrument” säger medförfattaren Sebastian Kamann, en erfaren MUSE-användare vid Astrophysics Research Institute i Liverpool. Det gjorde det möjligt för forskarna att upptäcka den underliga stjärnan vars rörelse indikerade förekomsten av ett svart hål. Data från Warsawauniversitetets Optical Gravitational Lensing Experiment och NASA/ESA:s Hubbleteleskop gjorde det möjligt att bestämma det svarta hålets massa och bekräfta upptäckten.

 

Med ESO:s Extremely Large Telescope, som påbörjar observationer senare under detta årtionde, kommer astronomerna att hitta många fler gömda svarta hål. “ELT kommer definitivt att revolutionera detta forskningsfält” säger Saracino. “Teleskopet kommer göra det möjligt att observera betydligt svagare stjärnor och att leta efter svarta hål i klotformiga stjärnhopar på mycket större avstånd”.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 

 

Forskarlaget utgörs av S. Saracino (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Storbritannien [LJMU]), S. Kamann (LJMU), M. G. Guarcello (Osservatorio Astronomico di Palermo, Palermo, Italien), C. Usher (Department of Astronomy, Oskar Klein Centre, Stockholm University, Stockholm, Sverige), N. Bastian (Donostia International Physics Center, Donostia-San Sebastián, Spain, Basque Foundation for Science, Bilbao, Spanien & LJMU), I. Cabrera-Ziri (Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Heidelberg, Tyskland), M. Gieles (ICREA, Barcelona, Spain and Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Barcelona, Spanien), S. Dreizler (Institute for Astrophysics, University of Göttingen, Göttingen, Tyskland [GAUG]), G. S. Da Costa (Research School of Astronomy and Astrophysics, Australian National University, Canberra, Australien), T.-O. Husser (GAUG) och V. Hénault-Brunet (Department of Astronomy and Physics, Saint Mary’s University, Halifax, Kanada).

 

Europeiska sydobservatoriet (ESO) gör det möjligt för astronomer världen över att utforska universums mysterier. Vi designar, konstruerar och driver markbaserade observatorier av yppersta världsklass – som astronomer använder för att besvara spännande och utmanande frågor och för att sprida astronomisk kunskap – och driver internationella samarbeten inom astronomin. ESO startade som en mellanstatlig organisation 1962 och har i dag 16 medlemsländer (Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike), tillsammans med Chile som värdland och Australien som en strategisk partner. ESO:s högkvarter och besökscenter med planetarium, ESO Supernova, ligger nära München i Tyskland, medan teleskopen är placerade i Atacamaöknen i Chile, en unik plats för astronomiska observationer. ESO driver tre observatorier i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope och Very Large Telescope Interferometer. Där finns även två kartläggningsteleskop: VISTA som arbetar i infrarött ljus och VLT Survey Telescope som observerar i synligt ljus. Vid Paranal kommer även ESO att placera och driva Cherenkov Telescope Array South, världens största och känsligaste gammastrålningsteleskop. Tillsammans med internationella partners driver ESO de två anläggningarna APEX och ALMA på Chajnantorplatån som observerar himlen i millimeter- och submillimetervåglängder. Vid Cerro Armazones, nära Paranal, bygger vi för närvarande ESO:s Extremely Large Telescope, ”världens största öga mot himlen”. Från kontoret i Santiago, Chile, stödjer vi verksamheten i landet och samverkar med det chilenska samhället och våra samarbetspartners.

Länkar

• Forskningsartikel
• Foton på VLT
• Läs mer om ESO:s Extremely Large Telescope
• För journalister: Prenumerera på pressmeddelanden under embargo på svenska
• För astronomer: Berätta om din forskning!

Kontakter

Sara Saracino
Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University
Liverpool, United Kingdom
E-post: S.Saracino@ljmu.ac.uk

Sebastian Kamann
Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University
Liverpool, United Kingdom
E-post: S.Kamann@ljmu.ac.uk

Stefan Dreizler
Institute for Astrophysics, University of Göttingen
Göttingen, Germany
E-post: dreizler@astro.physik.uni-goettingen.de

Mark Gieles
ICREA, Barcelona, Spain and Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona
Barcelona, Spain
E-post: mgieles@icc.ub.edu

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-post: press@eso.org

Johan Warell (press contact Sverige)
ESO Science Outreach Network
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
Email: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso2116 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.