Eine neue Studie zeigt, dass das supermassereiche Schwarze Loch der Milchstraße in den letzten Jahrhunderten mindestens zwei große Ausbrüche hatte.
Forscher, die das Chandra-Röntgenobservatorium der NASA verwendeten, haben Beweise dafür gefunden, dass die normalerweise dunkle Region in der Nähe des supermassiven Schwarzen Lochs in der Mitte der Milchstraßengalaxie in den letzten paar hundert Jahren mit mindestens zwei Lichtausbrüchen aufflammte.
Diese Bilder stammen aus einer Studie von Chandra-Beobachtungen, die über einen Zeitraum von zwölf Jahren durchgeführt wurden und rasche Schwankungen der Röntgenemission von Gaswolken zeigen, die das supermassereiche Schwarze Loch umgeben. Das Phänomen, das als „Lichtecho“ bekannt ist, bietet Astronomen die Möglichkeit, zusammenzufassen, was Objekte wie Sgr A * taten, lange bevor es Röntgenteleskope gab, um sie zu beobachten. Bildnachweis: NASA / CXC / APC / Université Paris Diderot / M. Clavel et al
Diese Entdeckung stammt aus einer neuen Studie über schnelle Veränderungen der Röntgenemission von Gaswolken, die das supermassereiche Schwarze Loch umgeben, a.k.a. Sagittarius A * oder kurz Sgr A *. Die Wissenschaftler zeigen, dass die wahrscheinlichste Interpretation dieser Variationen darin besteht, dass sie durch Lichtechos verursacht werden.
Die Echos von Sgr A * wurden wahrscheinlich erzeugt, wenn große Materialklumpen, möglicherweise von einem zerstörten Stern oder Planeten, in das Schwarze Loch fielen. Einige der von diesen Episoden erzeugten Röntgenstrahlen prallten dann von Gaswolken ab, die etwa dreißig bis hundert Lichtjahre von dem Schwarzen Loch entfernt waren, ähnlich wie der Klang der Stimme einer Person von den Wänden des Canyons abprallen kann. So wie Echos von Geräuschen noch lange nach der Entstehung des ursprünglichen Geräusches widerhallen, so wiederholen auch Lichtechos im Raum das ursprüngliche Ereignis.
Während Chandra und andere Observatorien zuvor Lichtechos von Sgr A * in Röntgenaufnahmen gesehen haben, wurden in einem einzigen Datensatz erstmals Beweise für zwei unterschiedliche Flares gefunden.
Lichtechos sind mehr als nur ein kosmischer Salon-Trick. Sie bieten Astronomen die Möglichkeit, zusammenzusetzen, was Objekte wie Sgr A * taten, lange bevor es Röntgenteleskope gab, um sie zu beobachten. Die Röntgenechos deuten darauf hin, dass das Gebiet in der Nähe von Sgr A * in den letzten paar hundert Jahren mindestens eine Million Mal heller war. Röntgenstrahlen der Ausbrüche (im Zeitrahmen der Erde gesehen), die einem geraden Pfad folgten, wären zu diesem Zeitpunkt auf der Erde eingetroffen. Die reflektierten Röntgenstrahlen in den Lichtechos nahmen jedoch einen längeren Weg in Anspruch, als sie von den Gaswolken abprallten und erst in den letzten Jahren Chandra erreichten.
Eine neue Animation zeigt Chandra-Bilder, die aus zwischen 1999 und 2011 aufgenommenen Daten zusammengesetzt wurden. Diese Bildsequenz, in der die Position von Sgr A * mit einem Kreuz markiert ist, zeigt, wie sich die Lichtechos verhalten. Während die Sequenz abgespielt wird, scheint sich die Röntgenstrahlung in einigen Regionen vom Schwarzen Loch zu entfernen. In anderen Regionen wird es dunkler oder heller, wenn die Röntgenstrahlen in reflektierendes Material gelangen oder von diesem wegtreten. Beachten Sie, dass es am Ende der Sequenz ein etwas kleineres Sichtfeld gibt, sodass das scheinbare Verschwinden der Emission in der linken oberen Ecke nicht real ist.
Die hier gezeigte Röntgenemission stammt aus einem als Fluoreszenz bezeichneten Prozess. Eisenatome in diesen Wolken wurden mit Röntgenstrahlen bombardiert, wobei Elektronen in der Nähe des Kerns herausgeschlagen wurden und weiter außen Elektronen das Loch füllen und dabei Röntgenstrahlen aussenden. In diesem Bereich gibt es andere Arten der Röntgenemission, die hier jedoch nicht dargestellt sind, um die dunklen Bereiche zu erläutern.
Dies ist das erste Mal, dass Astronomen in denselben Strukturen sowohl eine zunehmende als auch eine abnehmende Röntgenemission beobachten. Da die Änderung der Röntgenstrahlung in einer Region nur zwei Jahre und in anderen Regionen über zehn Jahre andauert, zeigt diese neue Studie, dass mindestens zwei separate Fackeln für die von Sgr A * beobachteten Lichtechos verantwortlich waren.
Es gibt mehrere mögliche Ursachen für die Fackeln: ein kurzlebiger Strahl, der durch die teilweise Zerstörung eines Sterns durch Sgr A * erzeugt wird; das Zerreißen eines Planeten von Sgr A *; die Sammlung von Trümmern durch Sgr. A * aus der engen Begegnung zweier Sterne; und eine Zunahme des Materialverbrauchs durch Sgr A * aufgrund von Gasklumpen, die von massereichen Sternen ausgestoßen werden, die Sgr A * umkreisen. Weitere Studien der Variationen sind erforderlich, um zwischen diesen Optionen zu entscheiden.
Die Forscher untersuchten auch die Möglichkeit, dass ein kürzlich in der Nähe von Sgr A * entdeckter Magnetar - ein Neutronenstern mit einem sehr starken Magnetfeld - für diese Variationen verantwortlich sein könnte. Dies würde jedoch einen Ausbruch erfordern, der viel heller ist als das hellste jemals beobachtete Magnetfeld.
Über Chandra X-Ray Center