Ved at finkæmme to og et halvt årtiers billeder fra Hubble-rumteleskopets arkiver kan astrofysikere have opdaget beviser for et nærliggende sort hul, der kunne være mindst 8.200 gange mere massivt end Solen.

Hvis yderligere undersøgelser kan bekræfte resultaterne, vil objektet være det næststørste sorte hul fundet i vores galakse. Det kan også være den stærkeste udfordrer til et mellemliggende sort hul - et objekt i det gådefulde "ingenmandsland" mellem de 'supermassive' sorte huller, der menes at ligge i centrum af de fleste galakser og meget mindre, der vejer omtrent lige så meget som en enkelt stor stjerne.

Stjerner i hurtig bevægelse

Astrofysiker Maximilian Häberle ved Max Planck Institute for Astronomy i Heidelberg, Tyskland, og hans samarbejdspartnere undersøgte mere end 500 billeder af ω Centauri, en tæt stjernehob med 10 millioner stjerner omkring 18.000 lysår (5,43 kiloparsecs) fra solsystemet. Billederne er primært taget for at kalibrere Hubble-teleskopets instrumenter gennem årene.

Holdet syede billederne sammen for at rekonstruere bevægelsen af ​​mere end 150.000 stjerner i klyngen. De fleste stjerner bevægede sig, som de teoretiske modeller forudsiger, siger Häberle. "Men så var der nogle, der bevægede sig hurtigere." Syv stjerner, alle nær centrum af ω Centauri, bevægede sig for hurtigt til at blive holdt af hobens tyngdekraft alene.

Dette tyder på, at stjernerne blev accelereret af tyngdekraften fra et massivt objekt, såsom et sort hul. Ud fra stjernernes hastigheder skulle den veje mindst 8.200 solmasser, men kunne veje helt op til 50.000 sole. "Vi vidste ikke på forhånd, om vi ville finde det eller ej," siger Häberle. "Det var lidt risikabelt, og vi ville ikke have været i stand til at finde noget."

Ein neues farbiges ESA/Hubble-Bild von Omega Centauri mit der wahrscheinlichen Position des mittelschweren Schwarzen Lochs.

"Det er et vanskeligt eksperiment," og beviserne for eksistensen af ​​et sort hul er "stadig meget langt fra afgørende," siger Gerry Gilmore, en astrofysiker ved University of Cambridge, Storbritannien. Især viser dataene endnu ingen tegn på, at banerne kredser om hinanden som forventet fra et massivt objekt, som det ville være tilfældet for stjerner, der kredser om et massivt objekt. I tilfældet med Sagittarius A*, det sorte hul på 4,3 millioner solmasser i centrum af Mælkevejen, Års observation fandt uigendrivelige beviser for sådanne buede stier - en for de to førende forskere i 2020 Nobelprisen modtaget. Gaia-rumteleskopet har også opdaget nogle sovende, stjerneformede sorte huller fra bevægelsen af ​​en enkelt ledsagerstjerne 2.

De fleste sorte huller er blevet opdaget i de sidste fem årtier ved hjælp af stråling som røntgenstråler eller radiobølger 3produceret af overophedet gas, der spiraler ind i hullet. Det første antydning af Skytten A*'s eksistens var faktisk en radiokoldkilde - dog ikke en særlig lysstærk. Men ingen sådanne emissioner blev fundet i ω Centauri.

Gådefulde mellemvægtere

Massen af ​​kandidatobjektet i ω Centauri ville klart sætte det i området af mellemliggende sorte huller, generelt mellem 100 og 100.000 solmasser. Indtil videre kommer det eneste solide bevis for sorte huller i dette område fra påvisningen af ​​gravitationsbølger produceret af to sammensmeltede sorte huller. En sådan begivenhed blev observeret i 2019, siges at have skabt et objekt på omkring 150 solmasser.

Jagten på mellemstore sorte huller har en lang historie med påstande, som senere bliver afkræftet. Astrofysikere har længe haft mistanke om, at nogle kilder til "ultraluminøse" røntgenstråler kunne være sorte huller af denne størrelse. Men de fleste af disse kandidater har nu vist sig at være neutronstjerner, som skinner usædvanligt stærkt ved at absorbere overophedet materiale fra en ledsagerstjerne. "Disse er højst sandsynligt forbundet med 'normale' unge binære systemer," siger Giuseppina Fabbiano, en astrofysiker ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Massachusetts.

Store spørgsmål er tilbage - herunder hvordan nogle sorte huller bliver supermassive, og om de er resultatet af flere fusioner, startende fra stjernernes sorte huller og fortsætter gennem mellemmasser som kandidaten i ω Centauri.

Holdet planlægger nu opfølgende undersøgelser med James Webb Space Telescope, siger Häberle. Mens Hubble-dataene kun vil vise, hvordan stjernerne bevæger sig hen over synsfeltet, vil stjernernes spektre vise, hvordan de bevæges langs sigtelinjen, hvilket gør det muligt for astronomer at rekonstruere deres hastigheder i fuld 3D.