Wraz z powiększaniem się zbiorów danych astronomicznych, naukowcy przeszukują je w poszukiwaniu czarnych dziur, mając nadzieję na lepsze zrozumienie tych egzotycznych obiektów. Jednak dążenie do znalezienia większej ilości czarnych dziur prowadzi niektórych astronomów na manowce.
„Mówi się, że czarne dziury są jak igły w stogu siana, ale nagle mamy o wiele więcej stogów siana niż wcześniej,” mówi astrofizyk Kareem El-Badry z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Cambridge, Mass. „Masz większe szanse na ich znalezienie, ale masz też więcej możliwości znalezienia rzeczy, które wyglądają jak one”.
Dwie kolejne twierdzone czarne dziury okazały się być tymi drugimi: dziwnymi rzeczami, które wyglądają jak one. Obie są w rzeczywistości układami podwójnymi gwiazd w nigdy wcześniej nie widzianych stadiach ich ewolucji, El-Badry i jego koledzy donoszą 24 marca w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Kluczem do zrozumienia tych układów jest ustalenie, jak interpretować światło pochodzące od nich, twierdzą naukowcy.
Na początku 2021 roku astronom Tharindu Jayasinghe z Ohio State University i jego koledzy poinformowali o znalezieniu układu gwiazd – czule nazwanego Jednorożcem – około 1500 lat świetlnych od Ziemi, który ich zdaniem zawierał gigantyczną czerwoną gwiazdę w podeszłym wieku orbitującą wokół niewidocznej czarnej dziury. Niektórzy z tych samych badaczy, w tym Jayasinghe, donieśli później o drugim podobnym układzie, nazwanym Żyrafą, który znaleźli w odległości około 12 000 lat świetlnych.
Jednak inni badacze, w tym El-Badry, nie byli przekonani, że systemy te kryją czarne dziury. Więc Jayasinghe, El-Badry i inni połączyli siły, aby ponownie przeanalizować dane.
Aby zweryfikować naturę każdego układu gwiazdowego, badacze zwrócili się do widm gwiazdowych, czyli tęczy, które powstają, gdy światło gwiazdy jest dzielone na długości fal. Widmo każdej gwiazdy zawiera linie, w których atomy w atmosferze gwiezdnej absorbują poszczególne długości fali światła. Wolno wirująca gwiazda ma bardzo ostre linie, ale szybko wirująca ma linie rozmyte i rozmywające się.
„Jeśli gwiazda wiruje wystarczająco szybko, w zasadzie wszystkie cechy spektralne stają się prawie niewidoczne” – mówi El-Badry. „Normalnie, wykrywasz drugą gwiazdę w widmie szukając innego zestawu linii” dodaje. „A to jest trudniejsze do zrobienia, jeśli gwiazda szybko się obraca”.
To dlatego Jayasinghe i koledzy początkowo źle zrozumieli każdy z tych systemów, stwierdził zespół.
„Problem polegał na tym, że nie było tylko jednej gwiazdy, ale drugiej, która w zasadzie się ukrywała,” mówi astrofizyk Julia Bodensteiner z Europejskiego Obserwatorium Południowego w Garching w Niemczech, która nie była zaangażowana w nowe badania. Ta druga gwiazda w każdym układzie obraca się bardzo szybko, co sprawia, że trudno ją dostrzec w widmie.
Co więcej, linie w widmie gwiazdy krążącej wokół czegoś będą się przesuwać tam i z powrotem, mówi El-Badry. Jeśli przyjmiemy, że widmo pokazuje tylko jedną przeciętną, wolno obracającą się gwiazdę na orbicie – co na pierwszy rzut oka wydawało się mieć miejsce w tych układach – to takie założenie prowadzi do błędnego wniosku, że gwiazda krąży wokół niewidzialnej czarnej dziury.
Zamiast tego, Jednorożec i Żyrafa posiadają po dwie gwiazdy, złapane w nigdy wcześniej niewidzianą fazę ewolucji gwiezdnej, stwierdzili naukowcy po ponownej analizie danych. Oba układy zawierają starszą czerwoną gwiazdę olbrzyma z puszystą atmosferą oraz „subgiganta”, gwiazdę w drodze do tego późnego etapu życia. Subgiganty są na tyle blisko swoich towarzyszących czerwonych olbrzymów, że grawitacyjnie kradną od nich materiał. Jak mówi El-Badry, gdy te subgiganty gromadzą więcej masy, obracają się szybciej, co sprawia, że początkowo są niewykrywalne.
