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MWC 656: Ripensare il compagno del buco nero

Nuovi studi mettono in dubbio l'esistenza di un buco nero nel sistema stellare MWC 656.

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MWC 656 è un sistema stellare che si pensava avesse un buco nero (BH) come compagno. Un buco nero è un'area dello spazio dove la forza di gravità è così forte che nulla, nemmeno la luce, può sfuggire. Questo sistema era unico perché era considerata la prima Be star conosciuta con un partner buco nero. Le Be stars sono un tipo di stella che mostra forti linee di emissione, che sono parti dello spettro luminoso della stella che indicano elementi specifici.

La prima affermazione su MWC 656 come Be star con un buco nero si basava su misurazioni della sua luce e altre osservazioni. La massa del presunto buco nero è stata stimata usando linee specifiche nella luce della stella, ma ulteriori studi hanno portato gli scienziati a mettere in dubbio questa idea.

Nuove Investigazioni

Ricerche recenti hanno cercato di chiarire se MWC 656 avesse davvero un buco nero. Sono stati raccolti dati di alta qualità utilizzando strumenti avanzati, permettendo ai ricercatori di osservare il comportamento della stella più da vicino. Analizzando la luce in modo diverso, volevano ottenere una nuova comprensione di ciò che potrebbe succedere in questo sistema stellare.

I ricercatori hanno usato un metodo per confrontare diversi pezzi di dati per capire come si muoveva la stella. Si sono concentrati in particolare su come la luce di certi elementi è cambiata nel tempo. Così facendo, hanno identificato una nuova soluzione orbitale, un modo matematico per descrivere come le stelle nel sistema interagiscono tra loro.

Risultati

Il team ha misurato il periodo orbitale della stella e il rapporto di massa tra MWC 656 e il suo compagno. Queste misurazioni hanno rivelato che la massa del compagno era inferiore a quanto indicato da stime precedenti. Infatti, i nuovi calcoli suggerivano che il compagno potrebbe non essere affatto un buco nero. Potrebbe invece Essere una stella di neutroni, una nana bianca o una stella di elio caldo.

Questo è stato sorprendente perché se MWC 656 avesse avuto un buco nero, la massa del compagno dovrebbe essere molto più alta rispetto a quanto trovato. La ricerca ha dimostrato che i dati non supportavano la presenza di un buco nero in questo sistema.

Background sulle Be Stars e la Precedente Affermazione sul Buco Nero

Le Be stars come MWC 656 si formano attraverso interazioni uniche all'interno dei sistemi stellari binari, dove due stelle orbitano l'una attorno all'altra. Data questa relazione, studiare le Be stars con compagni può rivelare informazioni preziose su come le stelle evolvono e interagiscono.

MWC 656 era stato precedentemente suggerito come un candidato per un sistema binario con un buco nero basato su certe osservazioni. Queste includevano la sua temperatura e distanza dalla Terra, oltre alla sua posizione nella galassia. Gli studi iniziali mostravano forti linee di emissione che sembravano indicare la presenza di un compagno buco nero.

Tuttavia, le indagini più recenti hanno messo in discussione queste conclusioni precedenti. I nuovi studi indicano che le caratteristiche della stella compagna potrebbero adattarsi meglio ad altri tipi di stelle piuttosto che a un buco nero.

Studi Spettroscopici

Per approfondire la natura della stella compagna, i ricercatori hanno condotto studi spettroscopici. Questa tecnica implica l'analisi della luce emessa dalle stelle per identificare le loro proprietà e comportamenti. I nuovi dati ad alta risoluzione raccolti hanno fornito informazioni più chiare su come MWC 656 e il suo compagno interagiscono.

Utilizzando uno strumento specifico, il team è riuscito a osservare diverse lunghezze d'onda della luce proveniente dalle stelle. Questo li ha aiutati a vedere se ci fossero segni di un compagno stellare non degenerato, ovvero una stella che non collassa in un oggetto più compatto, come un buco nero.

Nonostante i loro sforzi, non sono riusciti a rilevare segni chiari di una stella compagna che suggerisse un buco nero. Invece, i dati puntavano verso una massa inferiore per il compagno, che non è coerente con ciò che ci si aspetterebbe da un buco nero.

Analisi della Velocità Radiale

La velocità radiale è un principio chiave che aiuta gli scienziati a capire il movimento delle stelle in un sistema binario. Misurando quanto rapidamente le stelle si muovono verso di noi o lontano da noi, i ricercatori possono dedurre le loro masse e orbite.

Nel caso di MWC 656, il team ha misurato le Velocità Radiali sia della Be star che delle luci dal suo compagno. Hanno usato metodi diversi per garantire precisione e coerenza, che prevedevano l'analisi di linee specifiche di luce. Queste misurazioni sono state essenziali per costruire un quadro più chiaro della dinamica del sistema.

I nuovi dati di velocità radiale indicavano che le proprietà del compagno non si allineavano con quelle di un buco nero. Invece, rafforzavano l'idea che potrebbe essere una stella di neutroni, una nana bianca o possibilmente una stella di elio caldo.

La Natura del Compagno

Ora che la possibilità di un buco nero è stata esclusa, l'attenzione si è spostata su cosa potrebbe essere realmente la stella compagna. Ci sono alcune possibilità:

  1. Stella di Neutroni: Questa è una stella molto densa che rimane dopo un'esplosione di supernova. Le Stelle di neutroni possono presentare alcune caratteristiche simili ai Buchi Neri ma sono significativamente meno massicce.

  2. Nana Bianca: Una nana bianca è il residuo di una stella che ha esaurito il suo combustibile nucleare. Sebbene sia molto stabile, può guadagnare massa da una stella vicina e potrebbe diventare un candidato a supernova di tipo Ia.

  3. Hot Subdwarf: Queste stelle sono private dei loro strati esterni e si trovano spesso in sistemi binari. Possono anche avere forti linee di emissione simili a quelle osservate in MWC 656.

Ognuna di queste possibilità avrebbe diverse implicazioni per la nostra comprensione di MWC 656 e dei processi che governano la formazione e l'evoluzione delle stelle.

Conclusione

La ricerca in corso su MWC 656 ha fornito un quadro più chiaro di questo intrigante sistema stellare. Le iniziali affermazioni riguardo a un compagno buco nero sono state messe in discussione, e ora le prove puntano verso la presenza di una stella di neutroni, una nana bianca o un hot subdwarf.

Questa scoperta evidenzia l'importanza di osservazioni e analisi continue in astronomia. Man mano che gli strumenti diventano più avanzati e i metodi di raccolta dati migliorano, la nostra comprensione dell'universo evolverà sicuramente. Il caso di MWC 656 serve come promemoria che le nostre comprensioni possono cambiare significativamente con nuove informazioni, portando infine a intuizioni più profonde sul cosmo.

Future osservazioni, specialmente nello spettro ultra-violetto lontano, potrebbero fornire ulteriori indizi sulla natura della stella compagna in questo affascinante sistema binario. Questi studi contribuiscono alla base di conoscenza più ampia sulle interazioni stellari e sui misteri dell'universo.

Fonte originale

Titolo: MWC 656 is unlikely to contain a black hole

Estratto: Context. MWC 656 was reported as the first known Be star with a black-hole (BH) companion in a 60 d period. The mass of the proposed BH companion is estimated to be between 4 - 7 MSun. This estimate is based on radial velocity (RV) measurements derived from the Fe ii 4583 emission line of the Be star disc and from the He ii 4686 emission line, assumed to be formed in a disc around the putative BH. Aims. Using new high-resolution spectroscopic data, we investigate whether MWC 656 truly contains a BH. Methods. We used the cross-correlation method to calculate the RVs of both the Be star and the He ii 4686 emission line and we derive a new orbital solution. We also performed disentangling to look for the spectral signature of a companion. Results. We derive an orbital period of 59.028 +- 0.011 d and a mass ratio q = M_Heii/M_Be = 0.12 +- 0.03, much lower than the previously reported q = 0.41 +- 0.07. Adopting a mass of the Be star of M_Be = 7.8 +- 2.0MSun, the companion has a mass of 0.94 +- 0.34MSun. For the upper limit of M_Be = 16MSun and q = 0.15, the companion has a mass 2.4MSun. Performing disentangling on mock spectra shows that the spectral signature of a non-degenerate stellar companion with such a low mass cannot be retrieved using our data. Conclusions. Our measurements do not support the presence of a BH companion in MWC 656. The derived upper limit on the mass of the companion rather indicates that it is a neutron star, a white dwarf, or a hot helium star. Far-UV data will help to reject or confirm a hot helium-star companion.

Autori: S. Janssens, T. Shenar, N. Degenaar, J. Bodensteiner, H. Sana, J. Audenaert, A. J. Frost

Ultimo aggiornamento: 2023-08-21 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://arxiv.org/abs/2308.08642

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2308.08642

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia arxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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