Πώς η MUSE ανακάλυψε μια μαύρη τρύπα έξω από τον γαλαξία μας. How to find a black hole with MUSE

Καλλιτεχνική απεικόνιση της μαύρης τρύπας 11 ηλιακών μαζών. Η μαύρη τρύπα εντοπίστηκε στο αστρικό σμήνος NGC 1850 που απέχει περίπου 160.000 έτη φωτός από το Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου, έναν γειτονικό γαλαξία του Γαλαξία μας. Στην απεικόνιση φαίνεται και το άστρο πέντε ηλιακών μαζών που περιφέρεται γύρω από την μαύρη τρύπα. This artist’s impression shows a compact black hole 11 times as massive as the Sun and the five-solar-mass star orbiting it. The two objects are located in NGC 1850, a cluster of thousands of stars roughly 160,000 light-years away in the Large Magellanic Cloud, a Milky Way neighbor. The distortion of the star’s shape is due to the strong gravitational force exerted by the black hole. Not only does the black hole’s gravitational force distort the shape of the star, but it also influences its orbit. By looking at these subtle orbital effects, a team of astronomers was able to infer the presence of the black hole, making it the first small black hole outside of our galaxy to be found this way. For this discovery, the team used the Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) instrument at ESO’s Very Large Telescope in Chile. Credit: ESO/M. Kornmesser

This image shows NGC1850, a cluster of thousands of stars roughly 160,000 light-years away in the Large Magellanic Cloud, a Milky Way neighbor. The reddish filaments surrounding the cluster, made of vast clouds of hydrogen, are believed to be the remnants of supernova explosions. The image is an overlay of observations conducted in visible light with ESO’s Very Large Telescope (VLT) and NASA/ESA’s Hubble Space Telescope (HST). The VLT captured the wide field of the image and the filaments, while the central cluster was imaged by the HST. Among many stars, this cluster is home to a black hole 11 times as massive as the Sun and to a five-solar-mass star orbiting it. By looking at the star’s orbit, a team of astronomers was able to infer the presence of the black hole, making it the first small black hole outside of our galaxy to be found this way. For this discovery, the team used the Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) instrument at the VLT. Credit: ESO, NASA/ESA/M. Romaniello

Η μαύρη τρύπα εντοπίστηκε στο αστρικό σμήνος NGC1850 χρησιμοποιώντας το όργανο Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) στο Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο του ESO στη Χιλή, το οποίο ανέλυε ταυτόχρονα τα φάσματα χιλιάδων άστρων του σμήνους. Τα φάσματα περιέχουν πληροφορίες για την χημική σύνθεση, την θερμοκρασία και την ταχύτητα των άστρων.

Το βίντεο που ακολουθεί περιγράφει την μέθοδο που χρησιμοποίησε μια ομάδα αστρονόμων για να ανακαλύψει μια μικρή μαύρη τρύπα έξω από τον γαλαξία μας:

This animation explains the method used by a team of astronomers to discover a small black hole outside of our galaxy — the first to be found using this technique. They discovered it in the star cluster NGC1850, an image of which appears at the start of the animation. The researchers used the Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) instrument at ESO’s Very Large Telescope in Chile to analyse the spectra of thousands of stars in the cluster at the same time. Spectra (represented in the video by colourful bars) show the light emitted by the stars at different wavelengths and contain information about their chemical composition, temperature and velocity. The animation then focuses on one of the spectra, that of a star five times as massive as our Sun. The dark lines in its spectrum — due to different chemical elements — oscillate back and forth towards blue and red colours. This means that the star is periodically moving towards and away from us. This allowed the astronomers to infer the presence of the eleven-solar-mass black hole influencing the star’s orbit with its strong gravitational force. Credit: ESO/L. Calçada, NASA/ESA/M. Romaniello. Acknowledgement: J.C. Muñoz-Mateos

Το βίντεο εστιάζει στο φάσμα ενός άστρου με μάζα πέντε φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο μας. Οι σκοτεινές γραμμές του φάσματός τους – εξαιτίας της απορρόφησης συγκεκριμένων μηκών κύματος από τα χημικά στοιχεία που βρίσκονται στην επιφάνειά τους – ταλαντώνονται προς το μπλε και το κόκκινο τμήμα του φάσματος. Αυτό σημαίνει ότι το άστρο μας πλησιάζει και απομακρύνεται περιοδικά. Με λίγα λόγια το άστρο περιφέρεται γύρω από κάποιο αόρατο κέντρο με ισχυρό βαρυτικό πεδίο. Έτσι, οι αστρονόμοι συμπέραναν την ύπαρξη μιας μαύρης τρύπας έντεκα ηλιακών μαζών, που με την ισχυρή βαρυτική του δύναμη στον ρόλο της κεντρομόλου δύναμης καθορίζει την τροχιά του άστρου .

Πηγές: https://www.eso.org/public/videos/eso2116c/ - https://scitechdaily.com/black-hole-discovered-lurking-in-star-cluster-outside-our-galaxy/ - https://physicsgg.me/2021/11/12/