Möglicherweise befinden sich fehlausgerichtete Materialscheiben, die sich um das Schwarze Loch drehen. Gasringe können abbrechen und kollidieren, so dass das Gas mit unvorstellbarer Geschwindigkeit direkt auf das Schwarze Loch fällt.
Wir wissen seit Jahrzehnten, dass es Schwarze Löcher gibt und dass Materie manchmal in sie fällt, und jetzt haben wir die ersten veröffentlichten Beweise - von einem Team britischer Astronomen - dafür, dass Materie mit 30 Prozent der Lichtgeschwindigkeit in ein Schwarzes Loch fällt . Dies ist viel schneller als in der Vergangenheit, aber nicht unerwartet. Neuere Computersimulationen legen einen Mechanismus nahe - über falsch ausgerichtete Scheiben um das Loch - durch den Gas fallen kann direkt in hoher Geschwindigkeit. Das Team nutzte Daten aus dem Röntgenobservatorium XMM-Newton der Europäischen Weltraumagentur, um die Entdeckung zu machen. Das Schwarze Loch ist ein supermassives Loch, das sich im Herzen einer Galaxie befindet, die als PG1211 + 143 bekannt ist und ungefähr eine Milliarde Lichtjahre entfernt liegt. Ken Pounds von der University of Leicester, der das Team leitete, das die Entdeckung gemacht hat, sagte:
Wir konnten einem erdgroßen Materieklumpen etwa einen Tag lang folgen, als er in Richtung des Schwarzen Lochs gezogen und auf ein Drittel der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt wurde, bevor er vom Loch verschluckt wurde.
Die Lichtgeschwindigkeit beträgt 300.000 km pro Sekunde.
Cool, ja? Diese Ergebnisse wurden in einem Artikel veröffentlicht, der am 3. September 2018 im Fachjournal veröffentlicht wurde Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
Das Raumschiff XMM-Newton über die ESA / University of Leicester / RAS.
Die Forscher verwendeten XMM-Newton-Daten, um Röntgenspektren (bei denen die Röntgenstrahlen nach Wellenlängen dispergiert sind) der Galaxie PG211 + 143 zu untersuchen. Es war bereits bekannt, dass dieses Objekt ein supermassereiches Schwarzes Loch in seinem Kern hat (wie es die meisten Galaxien heutzutage tun). In der Erklärung des Teams heißt es:
Die Forscher stellten fest, dass die Spektren stark rot verschoben waren, was darauf hindeutete, dass die beobachtete Materie mit einer enormen Geschwindigkeit von 30 Prozent der Lichtgeschwindigkeit oder etwa 100.000 Kilometern pro Sekunde in das Schwarze Loch fiel. Das Gas hat fast keine Rotation um das Loch und wird astronomisch gesehen in einer Entfernung von nur 20-mal der Größe des Lochs (seinem Ereignishorizont, der Grenze des Gebiets, in dem kein Entweichen mehr möglich ist) extrem nahe an ihm erfasst.
Die meisten Infälle zu Schwarzen Löchern bewegen sich nicht so schnell, da das Material vor dem Eintritt in das Loch eine Akkretionsscheibe bildet. Die Astronomen erklärten:
… Schwarze Löcher sind so kompakt, dass sich das Gas fast immer zu stark dreht, um direkt hineinfallen zu können. Stattdessen umkreist es das Loch und nähert sich allmählich durch eine Akkretionsscheibe - eine Folge kreisförmiger Bahnen abnehmender Größe.
Warum fiel das in der Galaxie PG211 + 143 beobachtete Material dann direkt in ein Schwarzes Loch? Die Astronomen sagten, die hohe Geschwindigkeit könnte das Ergebnis gewesen sein falsch ausgerichtete Festplatten Material, das sich um das Schwarze Loch dreht:
Es wird oft angenommen, dass die Umlaufbahn des Gases um das Schwarze Loch mit der Rotation des Schwarzen Lochs übereinstimmt, aber es gibt keinen zwingenden Grund dafür, dass dies der Fall ist.
Bisher war unklar, wie sich eine falsch ausgerichtete Rotation auf den Gaseintritt auswirken könnte. Dies ist besonders relevant für die Speisung supermassereicher Schwarzer Löcher, da Materie (interstellare Gaswolken oder sogar isolierte Sterne) aus jeder Richtung einfallen kann.
Wie sich herausstellt, haben Theoretiker der University of Leicester kürzlich die britische Dirac-Supercomputer-Einrichtung genutzt, um das „Zerreißen“ von fehlausgerichteten Akkretionsscheiben um kompakte Objekte zu simulieren. Die Astronomen erklärten:
Diese Arbeit hat gezeigt, dass Gasringe abbrechen und miteinander kollidieren können, ihre Rotation aufheben und das Gas direkt auf das Schwarze Loch fallen lassen.
Und jetzt, wie so oft, folgt auf die theoretische Arbeit eine Beobachtung. Pfund kommentiert:
Die Galaxie, die wir mit XMM-Newton beobachteten, hat ein 40 Millionen Sonnenmassen schweres Schwarzes Loch, das sehr hell und offensichtlich gut gespeist ist. In der Tat stellten wir vor 15 Jahren einen starken Wind fest, der darauf hinwies, dass das Loch überfüttert war. Während solche Winde jetzt in vielen aktiven Galaxien zu finden sind, hat PG1211 + 143 jetzt eine weitere „Premiere“ gebracht, bei der Materie direkt in das Loch selbst eindringt.
Charakteristische Scheibenstruktur aus der Simulation einer fehlausgerichteten Scheibe um ein sich drehendes Schwarzes Loch. Bild über K. Pounds et al./University of Leicester / RAS.
Fazit: Astronomen nutzten Daten aus dem Röntgenobservatorium XMM-Newton der ESA, um ein supermassereiches Schwarzes Loch in einer etwa eine Milliarde Lichtjahre entfernten Galaxie zu entdecken, in das Materie mit einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit fällt.