การค้นพบ 'มอนสเตอร์ BLACK HOLE' ผิด - แต่นั่นเป็นความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์

Send

เห็นได้ชัดว่า "หลุมดำมอนสเตอร์" ที่นักวิจัยค้นพบนั้นไม่ได้เลวร้ายอะไรนัก แต่การค้นหาข้อผิดพลาดและการทำงานเพื่อแก้ไขในวิธีวิทยาศาสตร์ผลักไปข้างหน้า

ในการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ (การศึกษาโดยเพื่อนร่วมงานตีพิมพ์เมื่อวันที่ 27 พ.ย. ) ทีมนักวิทยาศาสตร์รายงานการค้นพบระบบเลขฐานสอง LB-1 ซึ่งประกอบด้วยดาวฤกษ์และจากการค้นพบสหายหลุมดำ 70 เท่าของมวล ของดวงอาทิตย์ของเรา นี่เป็นข่าวสำคัญหลุมดำมวลสูง (หลุมดำที่เกิดจากการยุบตัวของแรงดึงดูดของดาว) โดยทั่วไปจะมีมวลน้อยกว่าครึ่งหนึ่ง แต่ในขณะที่การศึกษานำโดย Jifeng Liu จากหอดูดาวดาราศาสตร์แห่งชาติของจีน (NAOC) ของ Chinese Academy of Sciences ก็น่าตื่นเต้น แต่ก็ผิดเช่นกัน

มีเอกสารใหม่สามฉบับออกมาในสัปดาห์นี้ซึ่งยืนยันการค้นพบจากการศึกษาของ Liu และการศึกษาเหล่านี้บอกว่าหลุมดำของ LB-1 ไม่ได้มีขนาดใหญ่มาก

หลุมดำแปลก ๆ

โดยทั่วไปแล้วหลุมดำมวลดาวฤกษ์จะถูกระบุโดยการปล่อยรังสีเอกซ์ที่สว่างซึ่งมาจากก๊าซที่วัตถุสะสมหรือดึงเข้ามาจากดาวข้างเคียง แต่หลุมดำที่พบใน LB-1 คือ "ไม่ทำปฏิกิริยา"; อีกนัยหนึ่งก็คือมันไม่ได้มีการสะสมก๊าซจากดาวฤกษ์ของมันดังนั้นจึงไม่สามารถพบได้ผ่านการปล่อยมลพิษที่สดใส นักวิทยาศาสตร์คิดว่ามีตัวอย่างมากมายของหลุมดำประเภทนี้ในเอกภพ แต่เนื่องจากวัตถุเหล่านี้ยากที่จะสังเกตเห็นจึงมีข้อสังเกตเล็กน้อยที่จะแสดงว่ามีกี่คนที่อยู่ข้างนอก

ดังนั้นเพื่อตรวจสอบว่าระบบมีหลุมดำทีมของ Liu ต้องค้นหาและศึกษาวัตถุทางอ้อมโดยการสังเกตการเคลื่อนไหวในการเปลี่ยน Doppler ของดาวฤกษ์ของระบบและสายการปล่อยสีแดงเข้ม

ภายใต้ปรากฏการณ์ Doppler วัตถุที่เคลื่อนเข้าหาโลกจะปรากฏเป็นสีน้ำเงินเนื่องจากความยาวคลื่นแสงเริ่มสั้นลงและสีแดงเมื่อเคลื่อนที่ออกจากเราเนื่องจากความยาวคลื่นยาวขึ้น สายการปล่อยก๊าซเรือนกระจกหรือที่เรียกว่า H-alpha emission line เป็นเส้นสเปกตรัมหรือเส้นมืดในสเปกตรัม เส้นสเปกตรัมมักใช้เพื่อระบุอะตอมหรือโมเลกุลและเส้นที่เฉพาะเจาะจงนี้สร้างขึ้นโดยอิเล็กตรอนไฮโดรเจน ทีมของ Liu ทำงานเสร็จสมบูรณ์ภายใต้ข้อสันนิษฐานว่าบรรทัดนี้มาจากดิสก์สะสมรอบหลุมดำ

ด้วยการวัดการเปลี่ยนแปลงใน Doppler shift นักวิจัยสามารถกำหนดความเร็วของวัตถุและดังนั้นมวลของพวกมัน ถ้าดาวฤกษ์และเพื่อนร่วมวงเร่งตัวเท่ากันนั่นก็หมายความว่าพวกมันมีมวลเท่ากันและถ้ามีมวลน้อยกว่ามากมันก็จะหนักกว่านี้มาก” มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์นักศึกษาปริญญาเอกด้านดาราศาสตร์ Kareem El-Badry ผู้เขียนร่วมหนึ่งในสามของเอกสารวิเคราะห์ผลลัพธ์เหล่านี้กล่าวว่า ดังนั้นในการวัดการเคลื่อนที่ของการปล่อยสัญญาณ (จากสิ่งที่ทีมหลิวคาดไว้) หลุมดำทีมของ Liu ได้พิจารณาว่าความเร็วของหลุมดำนั้นต้องหมายความว่ามันมีมวลมหาศาลมากสำหรับหลุมดำมวลดาวฤกษ์

ตอนนี้ถ้าการปล่อยออกมาจากหลุมดำและเคลื่อนที่ตามที่รายงานจริง ๆ แล้วก็หมายความว่ามีวัตถุขนาดใหญ่มากในระบบ El-Badry อธิบาย

ปัญหาหลักของข้อสรุปนี้คืออะไร? ปรากฎว่าสายการปล่อยนี้การเคลื่อนไหวที่ทำหน้าที่เป็นหลักฐานหลักสำหรับวัตถุอุลตร้าซาวด์ที่นำเสนอนั้นไม่ใช่การกระเซ็น ในความเป็นจริงมันไม่ได้ย้ายเลยเอกสารใหม่ที่อยู่กับข้อสรุปของ Liu พบทีม

การเรียกร้องที่กล้าหาญ

คุณอาจเคยได้ยินการพูดคุยในช่วงสองสามสัปดาห์ที่ผ่านมาเกี่ยวกับหลุมดำมวลดวงอาทิตย์ 70 ที่เป็นไปไม่ได้ ในปริมาณน้ำเย็นวันนี้เรายืนยันว่าข้อมูลนั้นถูกตีความผิดและไม่มีหลักฐานของ BH ที่มีขนาดใหญ่ผิดปกติ 1 / https://t.co/hWLhvaFK1F pic.twitter.com/FoEPifPegcDecember 10, 2019

การอ้างถึงการค้นพบหลุมดำขนาดใหญ่ที่แปลกประหลาดครั้งแรกทำให้เอล - แบดรี่แปลกประหลาดเพราะหลุมดำประเภทนี้ไม่เคยพบเห็นมาก่อนด้วยมวลเช่นนี้ "ความคิดแรกของฉันเมื่อกระดาษออกมานี่เป็นข้ออ้างที่กล้าหาญว่าหลักฐานที่ดีกว่านี้ดีจริง ๆ " El-Badry กล่าวกับ Space.com "คุณควรเปิดใจเสมอ แต่ในกรณีนี้การเรียกร้องนั้นไม่ธรรมดาแน่นอนและหลักฐานก็สั่นคลอนกว่าเล็กน้อย"

ประเด็นหลักที่พบว่า El-Badry คือสายการปล่อยดูเหมือนจะเคลื่อนไหวเท่านั้น มันไม่ได้มีการกระดิก

El-Badry และ Eliot Quataert ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์และฟิสิกส์ที่ UC Berkeley เผยแพร่การวิเคราะห์ของพวกเขา ในวันจันทร์ (9 ธันวาคม) ไปยังเซิร์ฟเวอร์ preprint กระดาษของพวกเขายังถูกส่งไปตีพิมพ์ในวารสารวารสารรายเดือนของสมาคมดาราศาสตร์

สายการดูดซับที่ขาดหายไป

ดังนั้นบรรทัดการปล่อยจะมีเพียง "ดูเหมือนกำลังเคลื่อนที่" ได้อย่างไร มันเกิดขึ้นเพื่อจัดเรียงบนบรรทัดการดูดซับซึ่งสร้างภาพลวงตา

เพื่อให้เข้าใจถึงภาพลวงตาอันดับแรกคุณต้องรู้ว่าเส้นดูดซับคืออะไร ชั้นบรรยากาศรอบนอกดวงดาวรอบ ๆ ทำหน้าที่เป็นวัสดุดูดซับเพื่อดูดซับแสงที่มาจากดาวฤกษ์ ดังนั้นเมื่อนักวิจัยศึกษาสเปกตรัมของแสงที่มาจากดาวพวกเขาสามารถมองเห็นเส้นการดูดกลืนแสงซึ่งถูกสร้างขึ้นโดยอะตอมในชั้นบรรยากาศที่เปลี่ยนผ่านระหว่างสถานะอะตอม

ด้วยดาวฤกษ์ใน LB-1 มีสายดูดซับ "ซ่อน" โดยสายปล่อยก๊าซเรือนกระจก El-Badry กล่าว สถานการณ์ดังกล่าวสามารถสร้างภาพลวงตาที่ว่าสายการปล่อยกำลังเคลื่อนที่ทำให้เกิดลักษณะของ Doppler shift ซึ่ง El-Badry และนักวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังเอกสารอื่น ๆ อธิบายและแสดงในการศึกษา เพียงแค่ลบเส้นการดูดซึมออกจากการตรวจวัดของสายการปล่อยก๊าซเรือนกระจก El-Badry และ Quataert ซึ่งใช้ข้อมูลเดียวกันกับการศึกษาของพวกเขาเช่นเดียวกับทีมของ Liu ได้พบว่าสายการปล่อยไม่เคลื่อนไหวเลย

ทอดด์ ธ อมป์สันศาสตราจารย์ภาควิชาดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตทที่ไม่มีการเคลื่อนไหวของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่มหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตตซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับเอกสารเหล่านี้อธิบายถึง Space.com มีการตีความสองแบบที่เป็นไปได้ วัตถุที่สองในระบบมีขนาดใหญ่กว่าที่เคยถูกสังเกตการณ์ (มีวิธีมากกว่า 70 เท่าของมวลดวงอาทิตย์) หรือมีโอกาสมากขึ้นที่อาจมีหลุมดำขนาดเฉลี่ยใน LB-1 และสายการปล่อยมาจาก ที่อื่น Thompson กล่าว

“ มีบางอย่างอยู่ที่นั่นมันอาจเป็นเพียงหลุมดำธรรมดาที่เป็นตัวเอก” Jackie Faherty นักวิทยาศาสตร์อาวุโสที่พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติแห่งอเมริกาในนิวยอร์กและผู้ร่วมจัดรายการ“ StarTalk Radio” บอกกับ Space .com Faherty ไม่ได้เกี่ยวข้องกับเอกสารเหล่านี้เลย

อย่างไรก็ตามเนื่องจากสายการปล่อยอาจไม่ได้มาจากหลุมดำนักวิจัยจึงไม่สามารถประมาณมวลของหลุมดำได้อย่างแม่นยำ แต่การวิเคราะห์ของทีมของ El-Badry แสดงให้เห็นว่าหลุมดำน่าจะอยู่ระหว่าง 5 ถึง 20 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ซึ่งตามที่อธิบายไว้ในเอกสารของพวกเขา "ดูเหมือนจะเป็นไปได้มากที่สุด"

การค้นพบ ... ถูกจับ?

มีเอกสารเพิ่มเติมอีกสองฉบับที่ออกมาเพื่อทบทวนการอ้างสิทธิ์ที่ทำโดยทีมของ Liu หนึ่ง, การศึกษานำโดยนักดาราศาสตร์ทฤษฎีนิวซีแลนด์เจเจ Eldridgeซึ่งได้รับการเผยแพร่ไปยัง arXiv ได้ใช้วิธีการทางทฤษฎีเพื่อวิเคราะห์ระบบ นักวิจัยในการศึกษาจำลองห้องสมุดขนาดใหญ่ที่มีระบบเลขฐานสองชนิดต่าง ๆ เพื่อดูว่านักวิทยาศาสตร์สามารถหาไบนารีที่ตรงกับข้อสังเกตที่รายงานสำหรับ LB-1 ได้หรือไม่ พวกเขาพบว่าสามารถทำได้หลายหลุม แต่ไม่มีหลุมดำมวล 70 เท่าดวงอาทิตย์

การศึกษาอื่น ๆเผยแพร่ไปยัง arXiv และนำโดย Michael Abdul-Masih จากสถาบันดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย KU Leuven ในเบลเยียมได้ใช้วิธีการที่คล้ายกับของ El-Badry อย่างไรก็ตามแทนที่จะใช้ข้อมูลเดียวกับทีมของ Liu นักวิจัยเหล่านี้ได้รวบรวมระบบไบนารี่ของตนเองโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ที่แตกต่างกัน พวกเขายังจำลองสถานการณ์ที่พวกเขาวางสายดูดซับไว้ใต้บรรทัดการปล่อยเพื่อดูว่าการปล่อยนั้นดูเหมือนจะเคลื่อนไหวเหมือนใน LB-1 หรือไม่ ในการจำลองเหล่านี้ทีมงานของ Abdul-Masih พบว่าเส้นนั้นดูเหมือนว่าจะเคลื่อนที่ไปมาเป็นหลักฐานเพิ่มเติมว่าสายการปล่อยก๊าซในระบบดูเหมือนว่ามันกำลังเคลื่อนไหวอยู่

แลกรับ LB-1

“ ดูเหมือนว่าน่าตื่นเต้นเกินกว่าจะเป็นจริงได้” Faherty กล่าว แต่เธอก็เสริมว่า "นี่เป็นวิธีที่วิทยาศาสตร์ดำเนินต่อไป"

Faherty ย้ำว่า "ไม่เป็นไรสำหรับเรื่องแบบนี้ที่จะเกิดขึ้น ... มันเป็นเพียงการแก้ไขผลก่อนหน้านี้ ... มันก็โอเคที่จะมีสถานการณ์แบบนี้" เธอกล่าวเสริม "วิทยาศาสตร์ก้าวหน้าและก้าวไปข้างหน้า"

การศึกษาติดตามผลเหล่านี้ได้ให้หลักฐานว่าวัตถุรองใน LB-1 ไม่ใช่หลุมดำที่บางมากเกินไป อย่างไรก็ตามมันก็ยังคงเป็นวัตถุที่น่าสนใจและน่าศึกษาต่อไป

เนื่องจากมีความสนใจอย่างมากในการศึกษาดั้งเดิมรวมถึงการวิเคราะห์ติดตามผลเหล่านี้จึงเพิ่มความสนใจในการศึกษาระบบ LB-1 และระบบต่างๆเช่นนี้

โดยการระบุและศึกษาหลุมดำที่ไม่ทำปฏิกิริยาเช่นเดียวกับที่เกี่ยวข้องกับ LB-1 นักวิทยาศาสตร์สามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวัตถุที่เข้าใจยากเหล่านี้ได้ กล่าวกันว่าเป็นเรื่องธรรมดาในอวกาศพวกมันยากที่จะมองเห็นเพราะพวกมันไม่ปล่อยรังสีเอกซ์ที่สว่าง

“ มันเป็นเวลาที่น่าสนใจมากที่จะไปหาหลุมดำที่ไม่ทำปฏิกิริยาเหล่านี้และพวกเขาก็พบระบบที่น่าสนใจอย่างแน่นอน” Thompson กล่าว มีประชากร "ที่ต้องอยู่นอกหลุมดำในไบนารีดาวฤกษ์ที่ไม่มีการโต้ตอบอย่างแข็งขันระหว่างสององค์ประกอบ" เขากล่าวเสริม

นอกจากนี้อาจเป็นเรื่องที่น่าสนใจหากนักวิทยาศาสตร์ยังคงตรวจสอบว่าสายการปล่อย H-alpha นี้มาจากไหน เอกสารการตรวจสอบ LB-1 แนะนำว่า "เป็นไปได้ที่วัสดุหมุนเวียนอาจอธิบายถึงมัน แต่มันก็เป็นปริศนาเล็กน้อย ... มันเป็นเรื่องปกติที่จะมีความลึกลับบางอย่างเข้ามาเกี่ยวข้อง" เฟเฮอร์ตี้กล่าว

Space.com ติดต่อทีมของ Liu เพื่อแสดงความคิดเห็นและ Liu กล่าวว่า "เรากำลังเขียนบทความเพื่อแก้ไขข้อกังวลเหล่านี้" เขาเสริมว่าทีมของเขาคาดว่าจะออกกระดาษบางครั้งในสัปดาห์หน้า