Parece que ese agujero negro 'imposible' que acabamos de encontrar era realmente un error


El descubrimiento de un agujero negro masivo "imposiblemente" en la Vía Láctea, anunciada hace solo un par de semanas, ahora parece ser desacreditada. Tres documentos separados disponibles en el servidor de preimpresión arXiv han señalado el mismo problema.

El quid de la cuestión: parece que la luz se interpretó como emanando del disco de acreción del calabozo podría tener otra fuente por completo. Esto, a su vez, significa que la medición de masa derivada de esa luz es probablemente incorrecta.

Para recapitular, a fines del mes pasado, un equipo de astrónomos dirigido por Jifeng Liu del Observatorio Astronómico Nacional de China publicó un artículo que revela el descubrimiento de LB-1, un agujero negro de masa estelar a 15,000 años luz de distancia.

Lo sorprendente de LB-1 fue su masa peculiar: 70 veces la masa del Sol.

Se pensó que este tipo de masa era imposible en la Vía Láctea, porque se espera que las estrellas fuertes en el rango de masa que podrían producir un agujero negro como este terminen sus vidas en lo que se llama un supernova de inestabilidad de pares

que borra por completo el núcleo estelar. Sin núcleo estelar, sin agujero negro.

LB-1, por lo tanto, estaba preparado para mejorar nuestros modelos de la evolución de las estrellas masivas. Pero había una ilusión en los datos.

Liu y su equipo descubrieron LB-1 usando velocidad radial. Por lo que podemos decir, el agujero negro está en un sistema binario con una estrella, en órbita alrededor de un centro de gravedad mutuo.

Debido a que el agujero negro es mucho más masivo que la estrella, se mueve menos; pero, de hecho, se tambalea un poco cuando la gravedad de la estrella tira de ella. Vea el video a continuación para una visualización de este concepto con un planeta y una estrella.

Si puede ver cuánto se mueve cada objeto, puede calcular las masas de los objetos. Pero, según dos astrónomos de la Universidad de California, Berkeley, la luz bamboleante se interpretó como emanando del agujero negro a medida que acumula material: el hidrógeno-alfa línea de emisión: en realidad no se tambalea en absoluto.

"Mostramos que, de hecho, no hay evidencia de la variabilidad de la velocidad radial de la línea de emisión de hidrógeno-alfa, y que sus cambios aparentes en su lugar se originan a partir de cambios en la línea de absorción de hidrógeno-alfa de la estrella luminosa". ellos escriben en su papel, actualmente enviado a MNRAS Letters.

"Si no se tienen en cuenta, tales cambios siempre harán que parezca que una línea de emisión estacionaria se desplaza en antifase con la estrella luminosa".

En otras palabras, es un efecto ilusorio causado por la luz cambiante de la estrella binaria. Cuando se ve a través de un espectroscopio, la luz de las estrellas se divide en un espectro, cuyas longitudes de onda revelan la composición química de la estrella, ya que diferentes elementos emiten y absorben diferentes longitudes de onda.

Un línea de emisión es una característica brillante en el espectro de luz, creada por un átomo en transición de un estado de energía más alto a más bajo. Dado que cada elemento tiene un espectro de emisión único, esto puede usarse para identificar el elemento. Una línea de absorción, por otro lado, es una línea más oscura, creada por la absorción de luz por el gas. La longitud de onda de la línea se puede usar para identificar dicho gas.

Los investigadores encontraron que, una vez que eliminaron la línea de absorción de la estrella compañera del análisis, la línea de emisión de hidrógeno-alfa dejó de tambalearse. Esto, según los investigadores, sugiere que el agujero negro es mucho, mucho más grande que 70 masas solares, muy poco probable, o mucho, mucho más pequeño, no más de 20 masas solares.

Independientemente, un día antes, un equipo internacional de investigadores dirigido por el astrónomo teórico JJ Eldridge de la Universidad de Auckland en Nueva Zelanda subió un artículo con una conclusión similar. Sin embargo, en lugar de volver a examinar LB-1, este equipo simuló sistemas binarios de estrellas brillantes de agujeros negros a 15,000 años luz de distancia para ver si podían obtener una coincidencia para LB-1.

Consiguieron un partido, pero con mucho más pequeño agujeros negros, entre 4 y 7 masas solares. Descubrieron que para que LB-1 tuviera 70 masas solares, necesitaría estar mucho más lejos; pero los datos de Gaia utilizados por el equipo de Liu fueron correctos.

"Concluimos que es probable que el sistema LB-1 se explique por un binario natural que contiene un agujero negro de masa moderada (≈ 8 masas solares), en lugar de uno que alcanza las 70 masas solares". ellos escribieron en su preimpresión, que se envía a MNRAS.

Finalmente, el tercer papel preimpreso, dirigido por el astrónomo Michael Abdul-Masih de KU Leuven en Bélgica, también se dirigió a la línea alfa de hidrógeno. En lugar de confiar en observaciones anteriores, este equipo tomó las suyas, utilizando el espectrógrafo HERMES en el Telescopio de Mercator en las islas canarias.

Utilizando estos nuevos datos, los investigadores aislaron el perfil de emisión de hidrógeno-alfa restando una línea teórica de absorción de hidrógeno-alfa correspondiente a la atmósfera de la estrella del sistema binario. Y su resultado fue el mismo al que llegaron los investigadores de UC Berkeley.

"En consecuencia, no hay evidencia de una gran relación de masa y, por lo tanto, una gran masa absoluta del agujero negro". ellos escribieron en su preimpresión.

Ninguno de los tres documentos ha sido revisado por pares todavía, pero el hecho de que todos llegaron a las mismas conclusiones utilizando diferentes métodos es bastante convincente. Es muy posible que todavía haya un agujero negro allí, pero si lo hay, estos documentos sugieren que es consistente con lo que esperamos encontrar en la Vía Láctea.

Entonces, nadie tendrá que reescribir la evolución estelar después de todo.

Los tres documentos están disponibles en arXiv aquí, aquí y aquí.

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