Astronomer har analyserat vibrationer i en röd jätte stjärna nära ett vilande svart hål och upptäckt bevis på en tidigare stjärnmerger som trotsar förväntningar. Stjärnan, del av Gaia BH2-systemet, verkar gammal kemiskt men ung strukturellt och snurrar ovanligt snabbt. Upptäckten utmanar modeller för stjärnutveckling i tysta svarta hål-binärer.
Astronomer vid University of Hawaiʻi Institute for Astronomy har undersökt en röd jätte stjärna som kretsar runt ett vilande svart hål i Gaia BH2-systemet, som först identifierades 2023 av European Space Agencys Gaia-uppdrag. Med data från NASAs Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) upptäckte teamet subtila "stjärnskalv" – stjärnoscilationer – som avslöjade stjärnans interna egenskaper, precis som jordbävningar undersöker jordens kärna.
Dessa vibrationer tyder på att stjärnan är cirka 5 miljarder år gammal, men dess alfa-rika kemiska sammansättning, rik på tunga element, antyder att den borde vara mycket äldre. "Unga alfa-rika stjärnor är ganska sällsynta och förbryllande", säger huvudförfattaren Daniel Hey, forskarvetare vid institutet. "Kombinationen av ungdom och gammal kemi tyder på att stjärnan inte utvecklades i isolering. Den har troligen fått extra massa från en följeslagare, antingen genom en merger eller genom att absorbera material när svarta hålet bildades."
Ytterligare observationer från markbaserade teleskop visar att stjärnan roterar en gång var 398:e dag, snabbare än förväntat för en solitär röd jätte av dess ålder. Medförfattaren Joel Ong, NASA Hubble Fellow vid institutet, noterade: "Om denna rotation är verklig kan den inte förklaras enbart av stjärnans födelse-rotation. Stjärnan måste ha snurrats upp genom tidvatteninteraktioner med sin följeslagare, vilket ytterligare stöder att systemet har en komplex historia."
Studien tittade också på Gaia BH3, ett annat vilande svart hål-system, där följeslagsstjärnan inte visade förväntade osicillationer trots låg metallhalt, vilket leder till revideringar av nuvarande teorier. Vilande svarta hål som dessa avger inte röntgenstrålar, vilket gör dem svåra att upptäcka; astronomer förlitar sig på att spåra stjärnrörelser. Resultaten, publicerade i Astronomical Journal, belyser hur sådana system omformar förståelsen av svarta hål i Vintergatan. Framtida TESS-observationer siktar på att bekräfta mergershypotesen och detaljera dessa binärers utveckling.