Konstnärens intryck av Cygnus X-1-systemet. (International Centre for Radio Astronomy Research) Astronomer har återbesökt den allra första stjärnmassan svart hål någonsin identifierats, och fann att det är minst 50 procent mer massivt än vi trodde.
Det svarta hålet i det binära röntgensystemet Cygnus X-1 har räknats om för att klockas in på 21 gånger solens massa. Det gör det till det mest massiva svarta hålet med stjärnmassa som någonsin upptäckts utan användning av gravitationsvågor , och det tvingar astronomer att tänka om hur svarta hål form.
Cygnus X-1 var först upptäcktes som en röntgenkälla 1964 , och dess status som ett svart hål fortsatte att bli föremål för en satsning mellan astrofysiker Stephen Hawking och Kip Thorne.
Forskare senare validerade tolkningen av det svarta hålet av objektets natur och drar slutsatsen att röntgenstrålningen producerades av att det svarta hålet småätit en binär följeslagare.
Det har blivit ett av de mest studerade svarta hålen på himlen, och astronomer trodde att det var ganska väl förstått: ett föremål runt 6 070 ljusår bort , med en massa av 14,8 solmassor , och en blå superjätte binär följeslagare vid namn HDE 226868 som klockar in omkring 24 solmassor .
Vi hade, enligt nya observationer, fel.
Astronomer har genomfört nya parallaxobservationer av systemet och tittat på hur det ser ut att 'vobbla' på himlen när jorden kretsar runt solen, med hjälp av Very Long Baseline Array, en samling radioteleskop som fungerar tillsammans som en samlingsskål i en kontinentstorlek.
I slutändan visade deras observationer att Cygnus X-1 är ett ganska betydande avstånd längre än vi trodde. Vilket innebär att föremålen i sig är betydligt större.
'Vi använde radioteleskop för att göra högprecisionsmätningar av Cygnus X-1 - det första svarta hålet som någonsin upptäckts,' förklarade astronomen James Miller Jones från International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) i Australien.
'Det svarta hålet är i en omloppsbana på några dagar med en massiv följeslagare. Genom att för första gången spåra det svarta hålets bana på himlen förfinade vi avståndet till systemet och placerade det över 7 000 ljusår från jorden.
'Detta antydde att det svarta hålet var över 20 gånger vår sols massa, vilket gör det till det mest massiva svarta hålet med stjärnmassa som någonsin upptäckts utan användning av gravitationsvågor. Detta utmanar våra idéer om hur massiva stjärnor utvecklas för att bilda svarta hål.'
Tidigare var det mest massiva svarta hålet av stjärnmassa som upptäcktes elektromagnetiskt M33 X-7 , klockar in på 15,65 gånger solens massa. Vid tiden för upptäckten utmanade till och med M33 X-7 våra modeller för bildandet av svarta hål.
Forskare drog slutsatsen att när den massiva stjärnan som skulle kollapsa för att bilda det svarta hålet nådde slutet av sitt liv, förlorade den massa långsammare än vad modeller antydde. De tror något liknande för Cygnus X-1.
'Stjärnor förlorar massa till sin omgivning genom stjärnvindar som blåser bort från deras yta. Men för att göra ett svart hål så här tungt måste vi minska mängden massa som ljusa stjärnor förlorar under sin livstid. sa den teoretiske astrofysikern Ilya Mandel från ARC Center of Excellence i Gravitations våg Discovery (OzGrav) i Australien.
Föregångsstjärnan till det svarta hålet Cygnus X-1 skulle ha börjat med cirka 60 solmassor, och troligen sprängt av sitt yttre material före kärnan kollapsade direkt ner i det täta föremål det är idag, förbi en supernovaexplosion.
Nu är den inlåst i en otroligt nära, 5,6-dagars orbitaldans med sin blå superjättekompanjon, som nu också har en reviderad massa, vilket tar upp den till tjocka 40 solmassor.
Det är tillräckligt massivt för att det också en dag skulle sluta som ett svart hål och bilda ett binärt svart hål som liknar de som ses i sammanslagningarna som genererar gravitationsvågor.
Det är dock osannolikt att binären skulle slå samman snart. Den förfinade avståndsmätningen gör det också möjligt för astronomer att räkna om andra egenskaper hos Cygnus X-1. I en separat tidning fann astronomer att den snurrar nästan lika snabbt som ljusets hastighet. Det är snabbare än något annat svart hål som någonsin uppmätts.
Detta står i direkt kontrast till gravitationsvågbinärer, som har mycket långsamma, eller feljusterade, snurr. Detta tyder på att Cygnus X-1 följde en annan evolutionär väg än de svarta håls binärer som vi har sett smälta samman.
Med tanke på avståndet mellan Cygnus X-1 och HDE 226868 har forskarna beräknat att paret sannolikt inte kommer att smälta samman inom en tidsskala som motsvarar universums ålder - 13,8 miljarder år.
Att studera systemet nu, innan den andra kollapsen av det svarta hålet inträffar, ger en sällsynt möjlighet att förstå svarta håls binärer.
'Observationer som dessa säger oss direkt mycket om de evolutionära vägarna som är möjliga för att göra dubbla svarta hål, av vilka markbaserade gravitationsvågsdetektorer som LIGO och Jungfrun regelbundet har hittat,' sa fysikern Ashley Ruiter från University of New South Wales Canberra i Australien, som inte var involverad i forskningen.
'Det är fantastiskt att vi fortfarande kan fånga binären 'in action' med elektromagnetiskt ljus innan den bildar ett dubbelt svart hål - det hjälper till att förfina våra teorier om nära binär stjärnevolution.'
Teamets forskning har publicerats i Vetenskap .