Ett trippelsystem av objekt där ett svart hål ingår.

 

Bild https://news.mit.edu  Bildtext:I den här konstnärens rendering avbildas det centrala svarta hålet, V404 Cygni (svart prick), som håller på att förtära en närliggande stjärna (orange kropp till vänster), medan en andra stjärna (övre vit blixt) kretsar på ett mycket längre avstånd. Porträtt av Jorge Lugo.

Många svarta hål som upptäckts är en del av ett par. Dessa dubbelsystem består av ett svart hål och ett sekundärt objekt – till exempel en stjärna,  neutronstjärna eller et andra svart hål – som kretsar runt varandra och och hålls på plats av ett av de svarta hålens (eller hålet) gravitation och bildar ett omloppspar.

Nu visar  överraskande att bilden av svarta hål måste vidgas i förhållande till vilka objekt de kan hysa och hur de kan bildas.

I en ny studie publicerad i dagarna i Nature rapporterar fysiker vid MIT ((Massachusetts Institute of Technology) och Caltech (California Institute of Technology Pasadena, Kalifornien) att de för första gången har observerat ett "trippelsystem". I det upptäckta systemet är ett centralt svart hål i färd med att förtära en liten stjärna vilken rör sig i spiralform mycket nära det svarta hålet. Stjärnan tar bara 6,5:e dag för ett varv runt det svarta hålet något som är en konfiguration som liknar de flesta dubbelsystem där ett svart hål ingår. Men överraskande nog ses en andra stjärna också kretsa runt det svarta hålet, fast på ett mycket större avstånd. Fysikerna uppskattar att denna avlägsna följeslagare kretsar runt det svarta hålet där ett varv tar 70 000 år. Att det svarta hålet verkar ha ett gravitationellt grepp om ett objekt så långt bort väcker frågor om ursprunget till det svarta hålet. 

För att finna ett svar gjordes datorsimulering på trippelsystemet. Det blev tiotusentals simuleringar, var och en med ett något annorlunda scenario för hur den tredje stjärnan kunde ha blivit ett svart hål och därmed påverkat de andra två stjärnornas rörelser. Till exempel simulerades en supernova och varierades mängden och riktningen på den energi som den avgav. Man simulerade också scenarier av direkt kollaps, där den tredje stjärnan helt enkelt gav vika själv och bildade ett svart hål utan att avge någon energi.

 "De allra flesta simuleringar visar att det troligaste sättet trippeln uppstått är genom direkt kollaps", (innebär att det bildades ur en stjärna som kollapsade direkt vid sitt bildande) beskriver studiens författare Kevin Burdge, Pappalardo Fellow vid MIT Department of Physics.

Förutom att ge ledtrådar till det svarta hålets ursprung har den bortersta stjärnan också avslöjat systemets ålder. Fysikerna observerade att den yttre stjärnan råkar vara i färd med att bli en röd jätte – en fas som inträffar i slutet av en stjärnas liv. Baserat på denna övergång fastställde teamet att den yttre stjärnan är cirka 4 miljarder år gammal. Med tanke på att närliggande stjärnor blir till ungefär samtidigt drar forskarna slutsatsen att det svarta hålet också är 4 miljarder år gammalt.

Studiens medförfattare vid MIT är Erin Kara, Claude Canizares, Deepto Chakrabarty, Anna Frebel, Sarah Millholland, Saul Rappaport, Rob Simcoe och Andrew Vanderburg, tillsammans med Kareem El-Badry vid Caltech.

Möjligheten att det finns fler trippelsystem eller än större system är stor. Universums storlek innehåller säkert mycket mer att förstå och upptäcka än vi kan föreställa oss.