「モンスターブラックホール」発見は間違っていた—しかし、それが科学が進歩する方法だと科学者は言う

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どうやら、研究者が見つけたその「モンスターブラックホール」は結局それほど怪物ではありません。しかし、科学が推進する方法でエラーを見つけて修正するために取り組んでいます。

最近の研究（11月27日発行の査読済み研究）で、科学者のチームは、星と、質量の70倍のブラックホールコンパニオンを含むバイナリシステムLB-1の発見を報告しました。私たちの太陽の。これは大きなニュースでした。恒星の質量のブラックホール（星の重力崩壊によって形成されたブラックホール）は、通常、その質量の半分未満です。しかし、中国科学院の中国国立天文台（NAOC）のJifeng Liu率いるこの研究は刺激的でしたが、それも間違っていました。

Liuの研究からの発見を再検討した3つの新しい論文が今週発行され、これらの研究はLB-1のブラックホールは実際にはそれほど大規模ではないことを述べています。

奇妙なブラックホール

恒星質量のブラックホールは、通常、オブジェクトがそれらの伴星から降り注ぐ、または引き寄せられるガスからくる明るいX線放出によって識別されます。しかし、LB-1で発見されたブラックホールは「相互作用なし」です。言い換えれば、それはその星からのガスを増やさないので、それは明るい放出を通して見つけることができません。科学者は宇宙にこのタイプのブラックホールの例がたくさんあると考えていますが、これらのオブジェクトは見つけるのが難しいため、そこにどれだけあるかを示す観測はほとんどありません。

したがって、システムにブラックホールがあったと判断するために、Liuのチームは、システムの星と深赤色の輝線のドップラーシフトの動きを観察することにより、間接的にオブジェクトを見つけて調査する必要がありました。

ドップラー現象では、地球に向かって移動する物体は光の波長が短くなるため青色に見え、遠ざかるにつれて波長が長くなるため赤色に見えます。 H-アルファ輝線として知られる輝線は、スペクトル線、またはスペクトルの暗い線です。スペクトル線は、原子または分子を識別するためによく使用され、この特定の線は水素電子によって作成されます。 Liuのチームは、この線がブラックホール周辺の降着円盤からのものであるという仮定の下で作業を完了しました。

ドップラーシフトの変化を測定することにより、研究者は物体の速度、ひいてはそれらの質量を決定できます。カリフォルニア大学バークレー校の天文学博士課程のカリームエルバドリー氏、これらの結果を分析する3つの論文のうちの1つの共著者は言った。したがって、ブラックホール（Liuのチームが想定したもの）からの放出の揺れ動く動きを測定する際に、Liuのチームはブラックホールの速度が恒星の質量のブラックホールでは非常に大きいことを意味するに違いないと判断しました。

エル・バドリー氏は、実際、放出が実際にブラックホールから発生し、彼らが報告したように動いている場合、システムに非常に大きな物体があったことを意味すると説明した。

この結論の主な問題は？この輝線は、その動きが提案された超大質量物体の主要な証拠となったものでしたが、揺れていなかったことがわかりました。実際、それはまったく動いておらず、劉のチームの結論を扱った新しい論文が見つかりました。

大胆な主張

ここ数週間の間に、「不可能」な70太陽質量ブラックホールについての話を聞いたことがあるかもしれません。今日の冷水の投与量では、データが誤って解釈され、異常に大きなBHの証拠はありません。 1 / https://t.co/hWLhvaFK1F pic.twitter.com/FoEPifPegcDecember 10、2019

奇妙に大規模なブラックホールが発見されたという主張は、最初にエルバドリーを奇妙なものとして捉えました。「この論文が発表されたときの私の最初の考えは、証拠が本当に良いという大胆な主張だ」「常に心を開いておくべきですが、この場合、主張は明らかに異常であり、証拠はもう少し不安定でした。」

エルバドリーが発見した主な問題は、輝線が動いているだけのように見えることでした。実際には揺れていませんでした。

カリフォルニア大学バークレー校の天文学と物理学の教授であるEl-BadryとEliot Quataertは、彼らの分析を発表した月曜日（12月9日）にプレプリントサーバーarXiv。彼らの論文は、Royal Astronomical SocietyのMonthly Notices誌にも掲載される予定です。

不足している吸収線

では、どのようにして輝線だけが「動いているように見える」のでしょうか。まあ、たまたま吸収線の上に偶然に並んでいたので、幻想が生まれました。

錯覚を理解するには、最初に吸収線とは何かを知る必要があります。星を取り巻く外気層は、星から来る光を吸収する吸収材料として機能します。そのため、研究者が星からの光のスペクトルを研究すると、大気中の原子が原子状態間を遷移することによって作成される吸収線を見ることができます。

エルバドリー氏によると、LB-1の星には、輝線に「隠された」吸収線があったという。そのような状況は、輝線が動いているような錯覚を引き起こし、ドップラーシフトのように見える可能性があります。El-Badryと他の論文の背後にいる科学者が研究で説明し、示しました。輝線の測定値から吸収線を引くだけで、Liuのチームと同じデータを研究に使用したEl-BadryとQuataertは、輝線がまったく動いていないことを発見しました。

この排出の動きがなければ、オハイオ州立大学天文学部の教授であり、これらの論文のいずれにも関与していなかったトッドトンプソン氏は、Space.comに次の2つの解釈があると説明しました。システムの2番目のオブジェクトがこれまでに観測されたものよりもはるかに大きい（70太陽質量を超える）か、または、LB-1に平均サイズのブラックホールがあり、輝線がトンプソン氏は別の場所で言った。

「そこに何かがある。それはおそらく、通常の恒星質量のブラックホールであるだけだ」とニューヨークのアメリカ自然史博物館の上級科学者であり、「StarTalk Radio」の共催者であるJackie FahertyはSpaceに語った。 .com。ファハティはこれらの論文のいずれにも関与していませんでした。

しかし、輝線はおそらくブラックホールからのものではないため、研究者はブラックホールの質量を非常に正確に推定することはできません。しかし、El-Badryのチームの分析は、ブラックホールが5から20の太陽質量である可能性が高いことを示唆しており、彼らは彼らの論文で述べたように、「最ももっともらしい」と考えています。

発見...逮捕？

Liuのチームの主張を再検討する2つの追加の論文が発表されました。 1、ニュージーランドの理論天文学者J.J.が率いる研究エルドリッジarXivに公開されたは、システムを分析するために理論的なアプローチを採用しました。その研究の研究者たちは、さまざまな種類のバイナリシステムの大規模なライブラリをシミュレートして、LB-1について報告された観測と一致するバイナリを科学者が見つけられるかどうかを確認しました。彼らはいくつかの可能性のあるものを発見しましたが、70太陽の質量のブラックホールはありませんでした。

他の研究は、arXivにも公開され、ベルギーのKUルーベン大学にある天文学研究所のMichael Abdul-Masihが率いるEl-Badryと同様のアプローチを取った。ただし、Liuのチームと同じデータを使用する代わりに、これらの研究者は別の望遠鏡を使用してバイナリシステムの独自のスペクトルを収集しました。彼らはまた、放出線の下に吸収線を置いて、放出がLB-1の放出と同じように動いているかどうかを確認するシミュレーションを行いました。これらのシミュレーションで、Abdul-Masihのチームはラインが前後に動いて見えることを発見し、システムの輝線が動いているように見えるだけのさらなる証拠を提供しました。