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Astronomen beobachten in Echtzeit das Erwachen eines riesigen Schwarzen Lochs

Ende 2019 begann die bis dahin unauffällige Galaxie SDSS1335+0728 plötzlich heller zu leuchten als je zuvor. Um zu verstehen, warum das so ist, haben Astronomen Daten mehrerer Weltraum- und bodengebundener Observatorien, darunter das Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO), verwendet, um die Helligkeitsschwankungen der Galaxie zu verfolgen.


Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser

In einer heute veröffentlichten Studie kommen sie zu dem Schluss, dass sie Veränderungen beobachten, die noch nie zuvor in einer Galaxie beobachtet wurden – wahrscheinlich das Ergebnis des plötzlichen Erwachens des massiven schwarzen Lochs in ihrem Kern.

„ Stellen Sie sich vor, Sie beobachten seit Jahren eine weit entfernte Galaxie und sie wirkt immer ruhig und inaktiv “, sagt Paula Sánchez Sáez, Astronomin bei der ESO in Deutschland und Hauptautorin der Studie, die zur Veröffentlichung in Astronomy & Astrophysics angenommen wurde. „Plötzlich beginnt ihr [Kern] dramatische Helligkeitsänderungen zu zeigen, wie wir sie bei keinem typischen Ereignis zuvor gesehen haben.“ Genau das passierte mit SDSS1335+0728, das nun als Galaxie mit einem „aktiven galaktischen Kern“ (AGN) klassifiziert wird – einer hellen, kompakten Region, die von einem massereichen schwarzen Loch angetrieben wird –, nachdem es im Dezember 2019 dramatisch heller wurde [1] .

Einige Phänomene wie Supernova-Explosionen oder Gezeitenkräfte – wenn ein Stern einem schwarzen Loch zu nahe kommt und auseinandergerissen wird – können Galaxien plötzlich zum Leuchten bringen. Diese Helligkeitsschwankungen halten jedoch normalerweise nur einige Dutzend oder höchstens einige Hundert Tage an. SDSS1335+0728 wird auch heute noch heller, mehr als vier Jahre nachdem man erstmals beobachtet hat, dass sie sich „einschaltet“. Darüber hinaus sind die in der Galaxie, die 300 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Jungfrau liegt, festgestellten Schwankungen anders als alle zuvor beobachteten, was Astronomen auf eine andere Erklärung hinweist.

Das Team versuchte, diese Helligkeitsschwankungen mithilfe einer Kombination aus Archivdaten und neuen Beobachtungen von mehreren Einrichtungen zu verstehen, darunter dem X-Shooter- Instrument am VLT der ESO in der chilenischen Atacamawüste [2] . Beim Vergleich der vor und nach Dezember 2019 aufgenommenen Daten stellten sie fest, dass SDSS1335+0728 nun viel mehr Licht bei ultravioletten, optischen und infraroten Wellenlängen ausstrahlt. Im Februar 2024 begann die Galaxie außerdem, Röntgenstrahlen auszusenden. „Dieses Verhalten ist beispiellos“, sagt Sánchez Sáez, der auch dem Millennium Institute of Astrophysics (MAS) in Chile angehört.

„ Die greifbarste Möglichkeit, dieses Phänomen zu erklären, ist, dass wir beobachten, wie der [Kern] der Galaxie beginnt, (...) Aktivität zu zeigen “, sagt Co-Autorin Lorena Hernández García von MAS und der Universität Valparaíso in Chile. „ Wenn das so ist, wäre dies das erste Mal, dass wir die Aktivierung eines massiven Schwarzen Lochs in Echtzeit beobachten. “

Im Zentrum der meisten Galaxien, einschließlich der Milchstraße, gibt es massereiche Schwarze Löcher – mit mehr als hunderttausend Sonnenmassen. „ Normalerweise schlafen diese riesigen Monster und sind nicht direkt sichtbar “, erklärt Co-Autor Claudio Ricci von der Diego Portales University, ebenfalls in Chile. „ Im Fall von SDSS1335+0728 konnten wir das Erwachen des massereichen Schwarzen Lochs beobachten, das plötzlich begann, das in seiner Umgebung vorhandene Gas zu verzehren, und dabei sehr hell wurde. “

„ [Dieser] Prozess (...) wurde noch nie zuvor beobachtet “, sagt Hernández García. Frühere Studien berichteten von inaktiven Galaxien, die nach mehreren Jahren aktiv wurden, aber dies ist das erste Mal, dass der Prozess selbst – das Erwachen des Schwarzen Lochs – in Echtzeit beobachtet wurde. Ricci, der auch mit dem Kavli-Institut für Astronomie und Astrophysik an der Peking-Universität in China verbunden ist, fügt hinzu: „ Dies könnte auch mit unserem eigenen Sgr A* passieren, dem massiven Schwarzen Loch (...), das sich im Zentrum unserer Galaxie befindet “, aber es ist unklar, wie wahrscheinlich dies ist. 

Um alternative Erklärungen auszuschließen, sind noch weitere Beobachtungen erforderlich. Eine weitere Möglichkeit ist, dass wir ein ungewöhnlich langsames Gezeitenereignis oder sogar ein neues Phänomen beobachten. Wenn es sich tatsächlich um ein Gezeitenereignis handelt, wäre dies das längste und schwächste Ereignis dieser Art, das jemals beobachtet wurde. „ Unabhängig von der Art der Variationen liefert [diese Galaxie] wertvolle Informationen darüber, wie Schwarze Löcher wachsen und sich entwickeln “, sagt Sánchez Sáez. „ Wir erwarten, dass Instrumente wie [MUSE am VLT oder die am kommenden Extremely Large Telescope (ELT)] der Schlüssel zum Verständnis [der Helligkeitszunahme der Galaxie ] sein werden.“  

 

Weitere Informationen und Quelle unter: https://www.eso.org/public/news/eso2409/?lang