Stelele binare continuă să se mascareze drept găuri negre

Pe măsură ce seturile de date astronomice cresc, oamenii de știință le caută găuri negre, sperând să înțeleagă mai bine obiectele exotice. Dar dorința de a găsi mai multe găuri negre îi duce pe unii astronomi pe rătăcire.

„Spuneți că găurile negre sunt ca un ac într-un car de fân, dar dintr-o dată avem mult mai mulți căpi de fân decât aveam înainte”, spune astrofizicianul Kareem El-Badry de la Centrul Harvard-Smithsonian pentru Astrofizică din Cambridge, Massachusetts. „Aveți șanse mai mari. de a le găsi, dar ai și mai multe oportunități de a găsi lucruri care le seamănă.”

Încă două găuri negre revendicate s-au dovedit a fi cele din urmă: lucruri ciudate care seamănă cu ele. Ambele sunt de fapt sisteme cu stele duble aflate în stadii nemaivăzute până acum în evoluția lor, relatează El-Badry și colegii săi pe 24 martie în Anunțuri lunare ale Societății Regale de Astronomie. Cheia pentru înțelegerea sistemelor este să descoperi cum să interpretăm lumina care vine de la acestea, spun cercetătorii.

La începutul anului 2021, astronomul Tharindu Jayasinghe de la Universitatea de Stat din Ohio și colegii săi au raportat că au găsit un sistem stelar – numit cu afecțiune Unicorn – la aproximativ 1.500 de ani-lumină de Pământ, despre care credeau că ținea o stea roșie gigantică în anii săi, orbitand o gaură neagră invizibilă. Unii dintre aceiași cercetători, inclusiv Jayasinghe, au raportat mai târziu un al doilea sistem similar, numit Girafa, găsit la aproximativ 12.000 de ani lumină distanță.

Dar alți cercetători, inclusiv El-Badry, nu erau convinși că sistemele adăpostesc găuri negre. Așa că Jayasinghe, El-Badry și alții și-au combinat forțele pentru a reanaliza datele.

Pentru a verifica natura fiecărui sistem stelar, cercetătorii au apelat la spectrele stelare, curcubeele care sunt produse atunci când lumina stelelor este împărțită în lungimile de undă componente. Spectrul oricărei stele va avea linii în care atomii din atmosfera stelară au absorbit anumite lungimi de undă de lumină. O stea care se rotește lentă are linii foarte ascuțite, dar una care se învârte rapid are linii neclare și murdare.

„Dacă steaua se rotește suficient de repede, practic toate caracteristicile spectrale devin aproape invizibile”, spune El-Badry. „În mod normal, detectezi o a doua stea într-un spectru căutând un alt set de linii”, adaugă el. „Și asta este mai greu de făcut dacă o stea se rotește rapid.”

De aceea, Jayasinghe și colegii au înțeles greșit fiecare dintre aceste sisteme inițial, a descoperit echipa.

„Problema a fost că nu era doar o stea, ci o a doua care se ascundea practic”, spune astrofizicianul Julia Bodensteiner de la Observatorul European de Sud din Garching, Germania, care nu a fost implicată în noul studiu. A doua stea din fiecare sistem se rotește foarte repede, ceea ce le face dificil de văzut în spectre.

În plus, liniile din spectrul unei stele care orbitează ceva se vor deplasa înainte și înapoi, spune El-Badry. Dacă se presupune că spectrul arată doar o stea medie, care se rotește lentă pe o orbită – ceea ce părea să se întâmple în aceste sisteme la prima vedere – această presupunere duce apoi la concluzia eronată că steaua orbitează o gaură neagră invizibilă.

În schimb, Unicornul și Girafa dețin fiecare câte două stele, prinse într-un stadiu nemaivăzut de evoluție stelară, au descoperit cercetătorii după reanalizarea datelor. Ambele sisteme conțin o stea uriașă roșie mai veche, cu o atmosferă umflată și o „subgigant”, o stea în drum spre acea etapă târzie a vieții. Subgiganții sunt suficient de aproape de însoțitorii lor giganți roșii încât le fură gravitațional material. Pe măsură ce acești subgiganți acumulează mai multă masă, se învârt mai repede, spune El-Badry, ceea ce i-a făcut inițial nedetectabili.

„Toată lumea căuta găuri negre cu adevărat interesante, dar ceea ce au găsit sunt binare cu adevărat interesante”, spune Bodensteiner.

Acestea nu sunt singurele sisteme pentru a păcăli astronomii recent. Ceea ce se credea a fi cea mai apropiată gaură neagră de Pământ s-a dovedit, de asemenea, a fi o pereche de stele într-un stadiu de evoluție rar văzut (SN: 3/11/22).

„Desigur, este dezamăgitor că ceea ce credeam că sunt găuri negre de fapt nu au fost, dar face parte din proces”, spune Jayasinghe. El și colegii săi încă caută găuri negre, spune el, dar cu o mai mare conștientizare a modului în care perechile de stele care interacționează le-ar putea păcăli.