KHáM PHá 'QUáI VẬT HỐ ĐEN' Đã SAI - NHƯNG Đó Là CáCH KHOA HỌC TIẾN BỘ, CáC NHà KHOA HỌC NóI

Send

Rõ ràng, "lỗ đen quái vật" mà các nhà nghiên cứu tìm thấy không quá quái dị. Nhưng tìm ra lỗi và làm việc để sửa chúng theo cách khoa học thúc đẩy.

Trong một nghiên cứu gần đây (một nghiên cứu đánh giá ngang hàng được công bố vào ngày 27 tháng 11), một nhóm các nhà khoa học đã báo cáo về việc phát hiện ra hệ thống nhị phân LB-1, chứa một ngôi sao và, theo phát hiện, một lỗ đen đồng hành với khối lượng gấp 70 lần của mặt trời của chúng tôi. Đây là một tin tức lớn, một lỗ đen khối sao (lỗ đen hình thành do sự sụp đổ lực hấp dẫn của một ngôi sao) thường nhỏ hơn một nửa. Nhưng trong khi nghiên cứu, dẫn đầu bởi Jifeng Liu, thuộc Đài quan sát thiên văn quốc gia Trung Quốc (NAOC) của Viện hàn lâm khoa học Trung Quốc, thì rất thú vị, nó cũng sai.

Ba bài báo mới được đưa ra trong tuần này đã xem xét lại những phát hiện từ nghiên cứu của Liu và những nghiên cứu này nói rằng lỗ đen của LB-1 thực sự không quá lớn.

Lỗ đen kỳ lạ

Các lỗ đen khối sao thường được xác định bằng các phát xạ tia X sáng phát ra từ khí mà các vật thể tích tụ hoặc kéo vào từ các ngôi sao đồng hành của chúng. Nhưng lỗ đen được phát hiện trong LB-1 là "không tương tác"; nói cách khác, nó không tích tụ khí từ ngôi sao của nó, vì vậy nó không thể được tìm thấy thông qua khí thải sáng. Các nhà khoa học nghĩ rằng có rất nhiều ví dụ về loại lỗ đen này trong vũ trụ, nhưng vì những vật thể này rất khó phát hiện, nên có rất ít quan sát cho thấy có bao nhiêu có thể ở ngoài đó.

Vì vậy, để xác định rằng hệ thống có lỗ đen, nhóm của Liu phải tìm và nghiên cứu đối tượng một cách gián tiếp, bằng cách quan sát chuyển động trong sự dịch chuyển Doppler của ngôi sao của hệ thống và đường phát xạ màu đỏ đậm.

Theo hiện tượng Doppler, các vật thể di chuyển về phía Trái đất xuất hiện màu xanh lam, vì các bước sóng ánh sáng ngày càng ngắn hơn và đỏ khi di chuyển ra xa chúng ta, vì các bước sóng ngày càng dài hơn. Đường phát xạ, được gọi là vạch phát xạ H-alpha, là vạch quang phổ hoặc vạch tối trong phổ. Các vạch quang phổ thường được sử dụng để xác định các nguyên tử hoặc phân tử và dòng cụ thể này được tạo ra bởi các electron hydro. Nhóm của Liu đã hoàn thành công việc của họ với giả định rằng dòng này đến từ đĩa bồi tụ xung quanh lỗ đen.

Bằng cách đo lường sự thay đổi trong dịch chuyển Doppler, các nhà nghiên cứu có thể xác định vận tốc của các vật thể và do đó, khối lượng của chúng. "Nếu ngôi sao và bạn đồng hành tăng tốc cùng một lượng, điều đó có nghĩa là chúng có cùng khối lượng và nếu một người tăng tốc ít hơn nhiều, nó sẽ nặng hơn nhiều", Đại học California, Berkeley, sinh viên tiến sĩ thiên văn học Kareem El-Badry , một đồng tác giả của một trong ba bài báo phân tích các kết quả này, cho biết. Vì vậy, khi đo chuyển động lắc lư của khí thải phát ra từ (cái mà nhóm của Liu giả định là) hố đen, nhóm của Liu xác định rằng vận tốc của lỗ đen phải có nghĩa là nó cực kỳ lớn đối với lỗ đen khối sao.

Bây giờ, nếu sự phát xạ trên thực tế là đến từ một lỗ đen và di chuyển như họ đã báo cáo, điều đó thực sự có nghĩa là có một vật thể cực kỳ lớn trong hệ thống, El-Badry giải thích.

Vấn đề chính với kết luận này? Nó chỉ ra rằng đường phát xạ này, chuyển động được dùng làm bằng chứng chính cho vật thể siêu cứng được đề xuất, không bị rung lắc. Trên thực tế, nó hoàn toàn không di chuyển, các bài báo mới đề cập đến kết luận của nhóm Liu được tìm thấy.

Một tuyên bố táo bạo

Bạn có thể đã nghe nói chuyện trong vài tuần qua về một lỗ đen khối lượng mặt trời không thể loại 70. Trong liều nước lạnh ngày nay, chúng tôi lập luận rằng dữ liệu bị hiểu sai và không có bằng chứng về một BH khổng lồ bất thường. 1 / https://t.co/hWLhvaFK1F pic.twitter.com/FoEPifPegcDecember 10, 2019

Yêu cầu về một khám phá lỗ đen khổng lồ kỳ lạ lần đầu tiên đánh vào El-Badry là kỳ lạ, bởi vì loại lỗ đen này chưa từng được quan sát thấy trước đây với khối lượng lớn như vậy. "Suy nghĩ đầu tiên của tôi khi bài báo xuất hiện là đây là một tuyên bố táo bạo rằng bằng chứng tốt hơn là thực sự tốt", El-Badry nói với Space.com. "Bạn nên luôn luôn giữ một tâm trí cởi mở, nhưng trong trường hợp này, tuyên bố chắc chắn là phi thường và bằng chứng là một chút run rẩy."

Vấn đề chính mà El-Badry tìm thấy là đường phát xạ chỉ xuất hiện để di chuyển; nó không thực sự ngọ nguậy.

El-Badry và Eliot Quataert, giáo sư thiên văn học và vật lý tại UC Berkeley, công bố phân tích của họ vào thứ Hai (ngày 9 tháng 12) tới máy chủ in sẵn arXiv. Bài báo của họ cũng đã được đệ trình để công bố trên tạp chí Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia.

Một dòng hấp thụ bị thiếu

Vì vậy, làm thế nào một đường phát xạ chỉ "dường như đang di chuyển"? Chà, thật tình cờ xếp hàng trên đầu một đường hấp thụ, tạo ra ảo ảnh.

Để hiểu ảo ảnh, trước tiên bạn cần biết đường hấp thụ là gì. Các lớp khí quyển bên ngoài xung quanh các ngôi sao đóng vai trò là vật liệu hấp thụ để hấp thụ ánh sáng đến từ ngôi sao. Vì vậy, khi các nhà nghiên cứu nghiên cứu quang phổ ánh sáng đến từ các ngôi sao, họ có thể thấy các vạch hấp thụ, được tạo ra bởi các nguyên tử trong khí quyển chuyển tiếp giữa các trạng thái nguyên tử.

Với ngôi sao trong LB-1, có một đường hấp thụ "bị ẩn" bởi đường phát xạ, El-Badry nói. Một tình huống như vậy có thể tạo ra ảo tưởng rằng đường phát xạ đang di chuyển, tạo ra sự xuất hiện của dịch chuyển Doppler, mà El-Badry và các nhà khoa học đằng sau các bài báo khác đã giải thích và cho thấy trong các nghiên cứu. Bằng cách trừ đi đường hấp thụ từ các phép đo của đường phát xạ, El-Badry và Quataert, người đã sử dụng cùng một dữ liệu cho nghiên cứu của họ như nhóm của Liu đã làm, thấy rằng đường phát xạ hoàn toàn không di chuyển.

Không có sự chuyển động của khí thải này, Todd Thompson, giáo sư Khoa Thiên văn học tại Đại học bang Ohio, người không tham gia vào bất kỳ bài báo nào, giải thích với Space.com, có hai cách giải thích. Vật thể thứ hai trong hệ thống có khối lượng lớn hơn nhiều so với từng thấy (cách hơn 70 khối lượng mặt trời) hoặc, rất có thể, chỉ có một lỗ đen kích thước trung bình trong LB-1 và đường phát xạ đang đến từ ở một nơi khác, Thompson nói.

Jackie Faherty, một nhà khoa học cao cấp tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hoa Kỳ ở New York và là đồng chủ trì của "StarTalk Radio", nói: "Có một cái gì đó ở đó. .com. Faherty đã không tham gia vào bất kỳ của những giấy tờ này.

Tuy nhiên, vì đường phát xạ có thể không đến từ lỗ đen, các nhà nghiên cứu không thể có được ước tính siêu chính xác về khối lượng của lỗ đen. Nhưng phân tích của nhóm El-Badry cho thấy lỗ đen rất có thể nằm trong khoảng từ 5 đến 20 khối lượng mặt trời, như họ mô tả trong bài báo của họ, "có vẻ hợp lý nhất."

Khám phá ... bị vỡ?

Hai giấy tờ bổ sung đã được đưa ra cũng xem xét lại các yêu cầu của nhóm Liu. Một, một nghiên cứu do nhà thiên văn học lý thuyết New Zealand J.J. Eldridge, đã được xuất bản cho arXiv, đã sử dụng một phương pháp lý thuyết để phân tích hệ thống. Các nhà nghiên cứu trong nghiên cứu đó đã mô phỏng một thư viện lớn gồm các loại hệ thống nhị phân khác nhau để xem liệu các nhà khoa học có thể tìm thấy một nhị phân phù hợp với các quan sát được báo cáo cho LB-1 hay không. Họ đã tìm thấy một số thứ có thể, nhưng không cái nào có lỗ đen khối lượng mặt trời 70.

Các nghiên cứu khác, cũng được xuất bản cho arXiv, và được dẫn dắt bởi Michael Abdul-Masih của Viện Thiên văn học tại trường đại học KU Leuven ở Bỉ, đã có một cách tiếp cận tương tự với El-Badry. Tuy nhiên, thay vì sử dụng cùng một dữ liệu như nhóm của Liu, các nhà nghiên cứu này đã thu thập phổ của hệ thống nhị phân của riêng họ bằng kính viễn vọng khác. Họ cũng đã thực hiện các mô phỏng trong đó họ đặt một đường hấp thụ bên dưới đường phát xạ để xem liệu phát xạ có di chuyển như cách phát hiện trong LB-1 không. Trong các mô phỏng này, nhóm của Abdul-Masih thấy rằng đường dây dường như di chuyển qua lại, cung cấp thêm bằng chứng cho thấy đường phát xạ trong hệ thống chỉ trông giống như nó đang di chuyển.

Mua lại LB-1

"Có vẻ như một chút quá thú vị là sự thật," Faherty nói. Nhưng, cô nói thêm, "đây cũng là cách tiến bộ của khoa học."

Faherty nhấn mạnh rằng "Điều này ổn đối với loại sự việc này xảy ra. Chỉ là một sự điều chỉnh cho kết quả trước đó. Sẽ không sao nếu gặp phải tình huống này", cô nói thêm. "Khoa học tiến bộ và tiến về phía trước."

Những nghiên cứu tiếp theo này đã cung cấp bằng chứng cho thấy vật thể thứ cấp trong LB-1 không thực sự là một lỗ đen siêu cứng, siêu cứng. Tuy nhiên, nó vẫn là một đối tượng đặc biệt thú vị và đáng để nghiên cứu thêm, El-Badry nói.

Bởi vì đã có rất nhiều sự chú ý vào nghiên cứu ban đầu, bao gồm cả những phân tích tiếp theo này, nó đã làm tăng sự quan tâm đến nghiên cứu về hệ thống LB-1 và các hệ thống giống như nó.

Bằng cách xác định và nghiên cứu các lỗ đen không tương tác như lỗ hổng liên quan đến LB-1, các nhà khoa học có thể tìm hiểu thêm về các vật thể khó nắm bắt này. Được cho là phổ biến trong không gian, chúng rất khó phát hiện, vì chúng không tạo ra phát xạ tia X sáng.

"Đây là một thời gian rất thú vị để tìm kiếm những lỗ đen không tương tác này, và họ chắc chắn đã tìm thấy một hệ thống rất thú vị", Thompson nói. Có một "dân số phải ở ngoài các lỗ đen trong các nhị phân sao, nơi không có sự tương tác tích cực giữa hai thành phần", ông nói thêm.

Ngoài ra, sẽ rất thú vị nếu các nhà khoa học tiếp tục điều tra chính xác đường phát xạ H-alpha này đến từ đâu. Các bài báo xem xét lại LB-1 đề xuất rằng "có thể tài liệu tuần hoàn có thể giải thích được, nhưng đó là một bí ẩn nhỏ. Sẽ không có gì bí ẩn liên quan đến kết quả", Faherty nói.

Space.com đã liên hệ với nhóm của Liu để bình luận và Liu nói rằng "Chúng tôi đang viết một bài báo để giải quyết tất cả những mối quan tâm này." Ông nói thêm rằng nhóm của ông hy vọng rằng bài báo sẽ được phát hành vào tuần tới.