Astronomen haben ein Monster-Schwarzes Loch gefangen, als sie einen Stern gegessen haben. Aber sie sagen, Sterne sind kein Standardtarif für Schwarze Löcher.
Ein Schnappschuss einer Computersimulation eines Sterns, der von einem supermassiven Schwarzen Loch unterbrochen wird. Die rot-orangefarbenen Federn zeigen die Trümmer des Sterns nach seinem Durchgang in der Nähe des Schwarzen Lochs (in der Nähe der unteren linken Ecke des Bildes). Ungefähr die Hälfte des gestörten Sterns bewegt sich in elliptischen Bahnen um das Schwarze Loch und bildet eine Akkretionsscheibe, die schließlich in optischen und Röntgenstrahlen hell leuchtet. Mit freundlicher Genehmigung von J. Guillochon (Harvard) und E. Ramirez-Ruiz (UC Santa Cruz)
Gigantische Schwarze Löcher leben in den Kernen großer Galaxien um uns herum. Astronomen haben lange geglaubt, sie ernähren sich von interstellaren Gasen - und manchmal von Sternen -, die zufällig in der Nähe vorbeiziehen. Der Prozess, der über zehn bis hundert Millionen Jahre stattfindet, verwandelt große schwarze Löcher in die supermassiven Monster, von denen angenommen wird, dass sie in den Kernen der meisten Galaxien, einschließlich unserer Milchstraße, lauern. Diese Woche (23. Juli 2015) sagten Astronomen am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in der Nähe von München, sie hätten ein Schwarzes Loch gefangen, als sie einen großen Stern in der Nähe zerstört und verschlungen hätten. Mit einer Masse von 100 Millionen Sonnen ist es das bislang größte Schwarze Loch, das bei diesem Akt gefangen wurde. Die Entdeckung hilft auch zu bestätigen, dass, während Gas Standard für Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien ist, Schwarze Löcher auch einen gelegentlichen Stern genießen. Die Ergebnisse dieser Studie werden in der diesmonatigen Ausgabe des Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
Andrea Merloni und sein Team vom Max-Planck-Institut haben diese Entdeckung zufällig gemacht. Sie haben das riesige Archiv der Sloan Digital Sky Survey untersucht, um sich auf eine künftige Röntgen-Satellitenmission vorzubereiten. Diese Himmelsvermessung hat einen großen Teil des Nachthimmels mit seinem optischen Teleskop beobachtet, und im Verlauf der Vermessung wurden Spektren - das Farbband, das bei der Trennung von Licht in verschiedene Wellenlängen entsteht - für ferne Galaxien und Galaxien aufgenommen Schwarze Löcher.
Für einige Objekte werden die Spektren aus verschiedenen Gründen mehrmals aufgenommen.
Als das Team eines der Objekte mit mehreren Spektren - mit der Katalognummer SDSS J0159 + 0033 versehen - betrachtete, stieß es auf eine außergewöhnliche Veränderung im Laufe der Zeit. Andrea Merloni sagte in einer Erklärung:
Gewöhnlich ändern sich ferne Galaxien im Laufe der Lebenszeit eines Astronomen nicht wesentlich, d. H. Auf einer Zeitskala von Jahren oder Jahrzehnten, aber diese zeigte eine dramatische Variation ihres Spektrums, als hätte sich das zentrale Schwarze Loch ein- und ausgeschaltet.
Die Aussage von Max-Planck erklärte:
Dies geschah zwischen 1998 und 2005, aber niemand hatte das merkwürdige Verhalten dieser Galaxie bemerkt, bis Ende letzten Jahres zwei Gruppen von Wissenschaftlern *, die die nächste Generation von Umfragen vorbereiteten, unabhängig voneinander über diese Daten stolperten.
Glücklicherweise machten die beiden Flaggschiff-Röntgenobservatorien, das von der ESA geleitete XMM-Newton und das von der NASA geleitete Chandra, Schnappschüsse des gleichen Himmelsbereichs, kurz vor dem Höhepunkt des Flares, und etwa 10 Jahre später.
Dadurch erhielten die Astronomen einzigartige Informationen über die energiereiche Emission, aus der hervorgeht, wie Material in unmittelbarer Nähe des zentralen Schwarzen Lochs verarbeitet wird.
Computermodelle deuten seit Jahrzehnten darauf hin, dass, wenn ein Schwarzes Loch einen Stern verschluckt, starke Gravitationskräfte auftreten - wie Astronomen es nennen Gezeitenkräfte - reiße den Stern auf spektakuläre Weise auseinander. Bruchstücke des zerrissenen Sterns wirbeln in das schwarze Loch. Die heutigen theoretischen Astronomen haben erkannt, dass dieser Prozess riesige Strahlungsfackeln erzeugen würde, die so hell sein können wie alle anderen Sterne in einer Wirtsgalaxie. Diese seltenen Ereignisse werden genannt Gezeitenstörung Fackeln.**
Merloni und seine Mitarbeiter stellten ziemlich schnell fest, dass „ihre“ Fackel fast alle Erwartungen an dieses Modell erfüllte.
Darüber hinaus erkannten sie aufgrund des zufälligen Charakters der Entdeckung, dass dies ein noch eigentümlicheres System war als das, das durch aktive Suche bisher gefunden worden war. Mit einer geschätzten Masse von 100 Millionen Sonnenmassen ist dies das bislang größte Schwarze Loch, das beim Zerreißen von Sternen gefangen wurde.
Die bloße Größe des Systems ist faszinierend, aber dieses besondere Aufflackern lässt diese Wissenschaftler mit einiger Sicherheit auch feststellen, dass das Schwarze Loch in jüngster Zeit (einige Zehntausende von Jahren) auf einer normaleren Gasdiät stand.
Dies ist ein wichtiger Hinweis darauf, von welcher Art von Nahrung Schwarze Löcher am meisten leben. Sie leben größtenteils von Gas, sagten diese Wissenschaftler.
Merloni kommentierte:
Louis Pasteur sagte: "Der Zufall begünstigt den vorbereiteten Verstand" - aber in unserem Fall war niemand wirklich vorbereitet.
Wir hätten dieses einzigartige Objekt schon vor 10 Jahren entdecken können, aber die Leute wussten nicht, wo sie suchen sollten. In der Astronomie ist es durchaus üblich, dass Fortschritte in unserem Verständnis des Kosmos durch zufällige Entdeckungen unterstützt werden. Und jetzt haben wir eine bessere Vorstellung davon, wie wir mehr solche Veranstaltungen finden können, und zukünftige Instrumente werden unsere Reichweite erheblich erweitern.
Diese Astronomen verweisen auf ein neues Röntgenteleskop eROSITA, das derzeit am Max-Planck-Institut gebaut wird und in etwa zwei Jahren auf dem russisch-deutschen Satelliten SRG in die Umlaufbahn gebracht wird. Sie sagen, es wird den gesamten Himmel mit der richtigen "Trittfrequenz und Empfindlichkeit" abtasten, die erforderlich ist, um Hunderte von neuen zu entdecken Gezeitenstörung Fackeln.
Sie sagen auch, dass große optische Teleskope mit dem Ziel entworfen und gebaut werden, den variablen Himmel zu überwachen. Auch diese Teleskope werden wesentlich dazu beitragen, zu verstehen, was Schwarze Löcher gerne essen.
* Die andere Gruppe, die die seltsame Lichtkurve dieses Objekts unabhängig entdeckte, war Stephanie LaMassa (Yale) und Mitarbeiter.
** Flammen mit Gezeitenstörungen sind sehr selten, etwa alle paar Zehntausende im Jahr für jede Galaxie. Außerdem sind sie sehr schwer zu finden, da sie nicht sehr lange halten. Bisher wurden nur etwa 20 von ihnen untersucht. Mit dem Aufkommen größerer Teleskope, mit denen große Bereiche des Himmels in kurzer Zeit überwacht werden können, werden jedoch immer mehr gezielte Suchvorgänge durchgeführt, und das Entdeckungstempo nimmt zu.
Fazit: Astronomen stießen auf Daten, die eine „außergewöhnliche zeitliche Veränderung“ der Spektren eines Schwarzen Lochs zeigten. Sie glauben, dass sie dieses schwarze Loch gefangen haben, als sie einen Stern gegessen haben. Es ist das größte Schwarze Loch, das bisher in diesem Akt gefangen wurde. Darüber hinaus zeigt die Untersuchung dieses Objekts, dass der Standardtarif für Schwarze Löcher keine Sterne, sondern Gas ist.