Das Chandra-Röntgenobservatorium der NASA und andere Teleskope haben ein supermassereiches Schwarzes Loch identifiziert, das einen Stern zerrissen hat und nun die Trümmer des Sterns nutzt, um einen anderen Stern oder ein kleineres Schwarzes Loch zu vernichten, wie in unserer jüngsten Pressemitteilung beschrieben. Diese Forschung trägt dazu bei, zwei kosmische Rätsel miteinander zu verbinden, und liefert Informationen über die Umgebung einiger der größeren Arten von Schwarzen Löchern. Pressemitteilung der NASA.
Quelle: NASA, 9. Oktober 2024.
Cambridge, Mass., 9. Oktober 2024 – Diese künstlerische Darstellung zeigt eine Scheibe aus Material (rot, orange und gelb), die entstand, nachdem ein supermassereiches Schwarzes Loch (rechts abgebildet) einen Stern durch starke Gezeitenkräfte zerrissen hatte. Im Laufe einiger Jahre dehnte sich diese Scheibe nach außen aus, bis sie auf ein anderes Objekt traf – entweder einen Stern oder ein kleines schwarzes Loch -, das sich ebenfalls auf einer Umlaufbahn um das riesige schwarze Loch befindet. Jedes Mal, wenn dieses Objekt mit der Scheibe zusammenstößt, sendet es einen Ausbruch von Röntgenstrahlung aus, der von Chandra entdeckt wird. Die Einblendung zeigt Chandra-Daten (lila) und ein optisches Bild der Quelle von Pan-STARRS (rot, grün und blau).
2019 bemerkte ein optisches Teleskop in Kalifornien einen Lichtausbruch, den Astronomen später als „tidal disruption event“ (TDE) einordneten. Dabei handelt es sich um Fälle, in denen Schwarze Löcher durch ihre starken Gezeitenkräfte Sterne zerreißen, wenn sie ihnen zu nahe kommen. Die Astronomen gaben diesem TDE den Namen AT2019qiz.
In der Zwischenzeit verfolgten die Wissenschaftler auch eine andere Art von kosmischen Phänomenen, die gelegentlich im Universum beobachtet werden. Dabei handelt es sich um kurze und regelmäßige Ausbrüche von Röntgenstrahlung in der Nähe supermassereicher schwarzer Löcher. Die Astronomen nannten diese Ereignisse „quasi-periodische Eruptionen“ oder QPEs.
Diese neueste Studie liefert den Wissenschaftlern Hinweise darauf, dass TDEs und QPEs wahrscheinlich zusammenhängen. Die Forscher gehen davon aus, dass QPEs entstehen, wenn ein Objekt in die Scheibe stürzt, die nach der TDE zurückbleibt. Obwohl es auch andere Erklärungen geben könnte, vermuten die Autoren der Studie, dass dies die Quelle zumindest einiger QPEs ist.
Im Jahr 2023 untersuchten Astronomen mit Chandra und Hubble gleichzeitig die Trümmer, die nach dem Ende der Gezeitenstörung zurückblieben. Die Chandra-Daten wurden bei drei verschiedenen Beobachtungen im Abstand von jeweils etwa 4 bis 5 Stunden gewonnen. Die insgesamt etwa 14-stündige Chandra-Belichtung ergab nur ein schwaches Signal im ersten und letzten Teilstück, aber ein sehr starkes Signal in der mittleren Beobachtung.
Daraufhin nutzten die Forscher den Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) der NASA, um AT2019qiz regelmäßig auf wiederholte Röntgenausbrüche zu untersuchen. Die NICER-Daten zeigten, dass AT2019qiz etwa alle 48 Stunden ausbricht. Beobachtungen des Neil-Grels-Swift-Observatoriums der NASA und des indischen AstroSat-Teleskops untermauerten dieses Ergebnis.
Die ultravioletten Daten von Hubble, die zur gleichen Zeit wie die Chandra-Beobachtungen gewonnen wurden, ermöglichten es den Wissenschaftlern, die Größe der Scheibe um das supermassereiche Schwarze Loch zu bestimmen. Sie stellten fest, dass die Scheibe so groß geworden ist, dass jedes Objekt, das das Schwarze Loch umkreist und etwa eine Woche oder weniger für einen Umlauf benötigt, mit der Scheibe kollidieren und Eruptionen verursachen würde.
Dieses Ergebnis hat Auswirkungen auf die Suche nach weiteren quasi-periodischen Eruptionen im Zusammenhang mit Gezeitenstörungen. Die Entdeckung weiterer solcher Ausbrüche würde es den Astronomen ermöglichen, die Häufigkeit und die Entfernungen von Objekten in engen Umlaufbahnen um supermassereiche schwarze Löcher zu messen. Einige dieser Objekte könnten hervorragende Ziele für die geplanten zukünftigen Gravitationswellenobservatorien sein.
Die Arbeit, die diese Ergebnisse beschreibt, erscheint in der Ausgabe vom 9. Oktober 2024 der Zeitschrift Nature. Der Erstautor des Artikels ist Matt Nicholl (Queen’s University Belfast in Irland). Die vollständige Liste der Autoren ist in dem Artikel zu finden, der online verfügbar ist unter: https://arxiv.org/abs/2409.02181
Das Marshall Space Flight Center der NASA leitet das Chandra-Programm. Das Chandra X-ray Center des Smithsonian Astrophysical Observatory steuert den wissenschaftlichen Betrieb von Cambridge, Massachusetts, und den Flugbetrieb von Burlington, Massachusetts, aus.
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Übersetzung: DeepL.com / Stefan Goth
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