ALMA entdeckt funkelndes Herz der Milchstraße

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Künstlerische Darstellung der Gasscheibe um das supermassereiche Schwarze Loch. Bildnachweis: Keio University
Die mit ALMA festgestellte Variation der Millimeteremission von Sgr A *. Die verschiedenen Farbpunkte zeigen den Fluss bei verschiedenen Frequenzen (blau: 234,0 GHz, grün: 219,5 GHz, rot: 217,5 GHz). Variationen mit einem Zeitraum von etwa 30 Minuten sind im Diagramm zu sehen. Bildnachweis: Y. Iwata et al./Keio University

Astronomen, die das Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) verwendeten, fanden quasi-periodisches Flackern in Millimeterwellen vom Zentrum der Milchstraße, Sagittarius (Sgr) A *. Das Team interpretierte diese Blinzeln als Folge der Rotation von Funkpunkten, die das supermassereiche Schwarze Loch mit einem Umlaufradius umkreisen, der kleiner als der von Merkur ist. Dies ist ein interessanter Hinweis, um die Raumzeit mit extremer Schwerkraft zu untersuchen.

"Es ist bekannt, dass Sgr A * manchmal in Millimeterwellenlängen aufflammt", sagt Yuhei Iwata, der Hauptautor des in den Astrophysical Journal Letters veröffentlichten Papiers und Doktorand an der Keio University in Japan. „Dieses Mal haben wir mit ALMA hochwertige Daten zur Variation der Funkwellenintensität von Sgr A * über 10 Tage und 70 Minuten pro Tag erhalten. Dann haben wir zwei Trends gefunden: quasi-periodische Variationen mit einer typischen Zeitskala von 30 Minuten und stundenlange langsame Variationen. “

Astronomen vermuten, dass sich im Zentrum von Sgr A * ein supermassereiches Schwarzes Loch mit einer Masse von 4 Millionen Sonnen befindet. Fackeln von Sgr A * wurden nicht nur bei Millimeterwellenlänge, sondern auch bei Infrarotlicht und Röntgenstrahlen beobachtet. Die mit ALMA detektierten Variationen sind jedoch viel kleiner als die zuvor detektierten, und es ist möglich, dass diese Niveaus kleiner Variationen immer in Sgr A * auftreten.

Das Schwarze Loch selbst erzeugt keinerlei Emissionen. Die Emissionsquelle ist die sengende Gasscheibe um das Schwarze Loch. Das Gas um das Schwarze Loch gelangt nicht direkt zum Gravitationszentrum, sondern dreht sich um das Schwarze Loch und bildet eine Akkretionsscheibe.

Das Team konzentrierte sich auf Variationen in kurzen Zeitskalen und stellte fest, dass die Variationsperiode von 30 Minuten mit der Umlaufzeit der innersten Kante der Akkretionsscheibe mit einem Radius von 0,2 astronomischen Einheiten vergleichbar ist (1 astronomische Einheit entspricht dem Abstand zwischen der Erde und der Erde Sonne: 150 Millionen Kilometer). Zum Vergleich: Merkur, der innerste Planet des Sonnensystems, umkreist die Sonne in einer Entfernung von 0,4 astronomischen Einheiten. In Anbetracht der kolossalen Masse in der Mitte des Schwarzen Lochs ist sein Schwerkrafteffekt auch in der Akkretionsscheibe extrem.

"Diese Emission könnte mit einigen exotischen Phänomenen zusammenhängen, die in der Nähe des supermassiven Schwarzen Lochs auftreten", sagt Tomoharu Oka, Professor an der Keio-Universität.

Ihr Szenario ist wie folgt. In der Scheibe bilden sich sporadisch heiße Stellen, die das Schwarze Loch umkreisen und starke Millimeterwellen aussenden. Nach Einsteins spezieller Relativitätstheorie wird die Emission stark verstärkt, wenn sich die Quelle mit einer Geschwindigkeit bewegt, die mit der des Lichts vergleichbar ist. Die Rotationsgeschwindigkeit der Innenkante der Akkretionsscheibe ist ziemlich groß, so dass dieser außergewöhnliche Effekt auftritt. Die Astronomen glauben, dass dies der Ursprung der kurzfristigen Variation der Millimeteremission von Sgr A * ist.

Das Team geht davon aus, dass die Variation die Bemühungen beeinträchtigen könnte, mit dem Event Horizon Telescope ein Bild des supermassiven Schwarzen Lochs zu erstellen. „Je schneller die Bewegung ist, desto schwieriger ist es im Allgemeinen, ein Foto des Objekts aufzunehmen“, sagt Oka. „Stattdessen liefert die Variation der Emission selbst überzeugende Einblicke in die Gasbewegung. Mit einer Langzeitüberwachungskampagne mit ALMA können wir den Moment der Gasabsorption durch das Schwarze Loch miterleben. “ Die Forscher wollen unabhängige Informationen herausholen, um die mystifizierende Umgebung des supermassiven Schwarzen Lochs zu verstehen.

 

Quelle: https://alma-telescope.jp/en/news/press/sgrae-202005

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