Stjerner

Lille sort hul i et dobbeltstjernesystem
Udover de centrale supermassive sorte huller, er sorte huller rester efter kernen i store stjerner der er faldet sammen i en supernovaeksplosion. De er altid 5-15 x solens masse, selvom man de sidste år også har fundet sorte huller på 25-50x solmasser, som kan stamme fra flere stjerner. Mindre stjerner der eksploderer, ender som neutronstjerner som vejer 1,4 - 2,1 solmasser; Det er en teoretisk begrænsning kaldet Chandrasekhar grænsen der afgør det; Hvis de er lettere bliver de kun til hvide dværge og hvis de er tungere bliver de til sorte huller.

Men de nylige fund af større sorte huller har fået forskere til at lede efter om der også kunne findes mindre sorte huller i gabet mellem 2,1 solmassers neutronstjerner og 5 solmassers sorte huller
Nu er problemet at sorte huller jo ikke kan ses, medmindre de suger stof til sig, som udsender røntgenstråling der afslører dem. Men små sorte huller har en mindre rækkevidde og vil dermed sjældnere suge stof til sig og forbliver dermed usynlige. Derfor måtte forskerne bruge andre metoder til at lede efter dem - nemlig ved at kigge efter stjerner som bliver rød- og blåforskudt når de kredser rundt om et andet tungt legeme

Så de ledte efter kandidater i APOGEE kortlægningen af 100.000 stjerners spektre, som de efter nogen tid kunne indkredse til 200 kandidater, som de igen sammenlignede med data fra ASAS-SN supernova-surveyet, hvilket efterlod dem med kun én kandidat - en stor rød stjerne som så ud til at kredse om noget usynligt. Efter at have studeret stjernens spektrum yderligere og sammenlignet med Gaia-data, kom de frem til at den kredsede om et usynligt objekt på 3,3 solmasser, som dermed kun kan være et eksempel på det eftersøgte 'missing-link' sorte hul, skriver Ohio State University
Den meget unge tunge røntgen dobbeltstjerne MCSNRJ0513-6724 Astronomer har fundet en mindre end 6.000 år gammel røntgen-dobbeltstjerne i supernova-resten MCSNRJ0513-6724 i den Store Magellanske Sky (LMC).
Tunge røntgen-dobbeltstjerner kaldet HMXB (high-mass X-ray binary) er normalt en almindelig stjerne eller hvid dværg i tæt kredsløb med en neutronstjerne eller et sort hul, som suger masse til sig fra naboen. Udover fundet af MCSNRJ0513-6724 røntgen-dobbeltstjernen i supernovarestens geometriske centrum, bekræftede undersøgelsen af MCSNRJ0513-6724 tågen også at det er en supernova-rest. Og det er meget sjældent at finde en HMXB i sådan en supernovarest.

Baseret på dobbeltstjernens optiske variationer, estimerer forskerne at de kredser om hinanden i løbet af 2,23dage, mens de regelmæssige røntgenpulseringer som stammer fra masseder suges ind i den tunge komponent skifter med kun 4,4 sekunders mellemrum. Forskerne mener dermed der er tale om en neutronstjerne som er resterne efter den stjerne der eksploderede og skabte supernovaresten, men kan ikke sige noget om den anden stjerne.
Efterhånden som neutronstjernen får samlet materiale fra nabostjernen, vil den forventes at accelerere som følge af pirouette effekten og kan dermed ende som en pulsar. Men indtil videre har den et ret svagt magnetfelt, skriver forskerne

Fundet er især vigtigt for forståelsen af magnetfelter i og omkring røntgendobbeltstjerner skriver forskerne i artiklen "..very young high-mass X-ray binary associated with the supernova remnant .." på arXiv
En simulation af en stjernehob der kredser om et supermassivt sort hul
Millioner af stjerner kredser om Mælkevejens centrale sorte hul - nogle meget tætte i løbet af timer, mens de lidt yderligere er tusinder år om et kredsløb. Solen er til sammenligning 225-250 mio år om et galaktisk år.
Men studier af stjernehobe og simuleringer af deres kredsløb om et supermassivt sort hul, viser at de ikke bare "kredser om...", men at der er en kompliceret dynamik i sådanne kredsløb. Studiet er publiceret i Physical Review Letters under titlen Order-Disorder Phase Transition in Black-Hole Star Clusters.
I artiklen redegør forskerne for, hvordan der vil ske en fase transition fra et sfærisk kredsløb til et skævt kredsløb, når stjernerne køles af og kommer under en kritisk temperatur. Dermed kan de enten ende i et skævt ordnet kredsløb eller et forvredet sfærisk kredsløb.
Scott Terraine siger om fundet i pressemeddelelsen at det "kan ændre forståelsen af hvad der sker om supermassive sorte huller dramatisk"

Selvom "magnetarer" normalt forbindes med magnetiske neutronstjerner, er der faktisk også mere almindelige aktive stjerner med meget kraftige magnetfelter, som også bliver kaldt magnetarer. Stjernen Tau Scorpii er et eksempel på en sådan magnetar.
En analyse af Tau Scorpii i 2016 afslørede desuden at den er en Blue Stragler stjerne, som er en meget stor blå stjerne, der er dannet ved at 2 stjerner er smeltet sammen.

Meget kraftige magnetfelter er oftest skabt af en hurtig rotation af elektrisk ladede partikler, såsom ioniserede gasser som stjerner af fulde af, så allerede for et årti siden blev det foreslået at magnetarer er resultatet af stjernekollisioner.

Dengang havde man hverken værktøjer, detaljeret viden eller computerkraft nok til at lave en computermodel til at underbygge teorien, men det er nu lykkedes tyske og engelske forskere at lave en model og simulation og derved eftervise hypotesen teoretisk. "Stjernkollisioner" lyder næsten utænkeligt, men en meget stor del af Mælkevejens stjerner er del af dobbeltstjernepar. Og de tætteste af dem ender ofte med at smelte sammen til én stor stjerne, så det estimeres at 10% af de Mælkevejens store stjerner er resultatet af sådanne processer og det passer godt med antallet af magnetarer skriver forskerne fra Univsersität Heidelburg

Indenfor astronomien er man vant til kun at få øjebliksbilleder af processer der varer hundreder af år. Sorte huller anderledes fordi de er så kompakte at ændringer kan ske hurtigere; Og jo tættere på man kommer, jo hurtigere går det.
Derfor har et forskerhold brugt HiPERCAM instrumentet på 'Gran Telescopio Canarias', La Palma og det lille røntgen teleskop 'NICER' på ISS, til at lave en high-speed film af det lille stellare sorte hul MAXI J1820+070, som ligger i Mælkevejen, "kun" 10.000lysår herfra.
MAXI J1820+070 kredser om en anden stjerne, som den langsomt er ved at fortære og den bro af gasser der - som et sugerør - suger nabostjernen til sig, lyser kraftigere end selve den stjerne der er ved at blive fortæret.

Den High-speed film de har lavet af MAXI J1820+070, udviser detaljer der er så hurtige at filmen herover er vist i 1/10 hastighed, for at man skal kunne nå at se detaljer: De hurtigste variationer varer kun millisekunder og varierer mere end 100x Solens udstråling!.
Filmen viser et simulation af hvad de mener foregår, med de faktiske data indsat som grafer lidt inde i filmen.

Derudover fandt forskerne også en lille tidsforskel i røntgenlyset og det visuelle lys som man også har set om 2 andre sorte huller, som man med de nye optagelser dermed kan sige er typiske for sorte huller. Derudover er de nye optagelser langt mere detaljerede end de tidligere fund.Forskerne mener at de hurtige variationer skyldes dybe forbindelser med den indkommende og den udsendte plasma skriver forskerne fra University of Southhampton.