Untersuchungsergebnis zum Flare eines Schwarzen Lochs

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Ein optisch-infrarotes Bild einer Galaxie, die plötzlich aufleuchtete, als das supermassereiche Schwarze Loch in ihrem Zentrum einen Stern zerriß und verschluckte, der zu dicht vorbeizog. NASA; Gezari, Rest und Chornock

 

Schwarze Löcher können in einem weitgespannten Massebereich vorkommen. Einige, mit nur etwa einer Sonnenmasse, entstehen bei der Supernova eines massereichen Sterns, während die in den Zentren von Galaxien (sogenannte supermassereiche Schwarze Löcher) Millionen oder gar Milliarden Sonnenmassen besitzen. Supermassereiche Schwarze Löcher sind relativ bekannt, da sie für die gewaltigen Jets und andere spektakuläre Erscheinungen in manchen Galaxien verantwortlich sind. Das Zentrum unserer Milchstraße beheimatet ein mittelgroßes supermassereiches Schwarzes Loch mit ungefähr vier Millionen Sonnenmassen und ist (glücklicherweise für uns) nicht aktiv – ihm fehlt das extreme Verhalten, das man anderswo beobachtet.

Schwarze Löcher sind so dicht, das nichts, nicht einmal Licht, ihrem gravitativen Griff entkommen kann. Dennoch können Schwarze Löcher entdeckt werden, da Materie, die auf sie zustürzt, sich aufheizt und intensiv Strahlung aussendet. Ein kurzlebiges Aufflackern (ein Flare) kann zum Beispiel auftreten, wenn ein Objekt (vielleicht eine Gaswolke oder ein Stern) zu nah an ein Schwarzes Loch kommt und verschluckt wird. Astronomen sind besonders daran interessiert, die Art des Helligkeitsanstiegs des Flares im Vergleich zum Abklingen zu messen, da die Form des Helligkeitsanstiegs Hinweise auf den eigentlichen Einfallablauf gibt. Das Beobachten solcher Ereignisse ist jedoch schwierig, da das Aufleuchten nur wenige Monate andauern kann – bis die Aktivität am Himmel entdeckt wird, können die aussagekräftigsten Phasen der Flare-Aktivität bereits beendet sein. Hinzu kommt, daß Flares kleinerer supermassereicher Schwarzer Löcher (wie dasjenige im Zentrum der Milchstraße) entsprechend schwächer ausfallen können.

Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System) ist ein Teleskop mit einem kleinen Spiegel (1.8 Meter), aber einem sehr großen Blickfeld und großflächigen Digitalkameras (1.4 Milliarden Pixel), die eigens für die Suche nach kurzlebigen Ereignissen entwickelt wurden. Es kann den ganzen zugänglichen Himmel mehrere Mal im Monat beobachten. Im Mai 2010 entdeckte es etwas, was offenbar ein Aufflackern von einem zuvor inaktiven, mit dem der Milchstraße vergleichbaren supermassereichen Schwarzen Loch in einer Galaxie war, die etwa zwei Milliarden Lichtjahre entfernt liegt. Ein großes Team, zu der auch die CfA-Astronomen Ryan Chornock, Edo Berger, Peter Challis, Gautham Narayan, Ryan Foley, George Marion, Laura Chomiuk, Alicia Soderberg, Bob Kirshner und Chris Stubbs gehörten, führte in der Folge eine intensive Beobachtungskampagne durch, um zu sehen, was dort vorging.

Die Gruppe berichtet in der der Zeitschrift Nature vom 10. Mai 2012 von ihrer Entdeckung. Sie starteten die Beobachtung des Flares etwa 40 Tage, nachdem er begann und ungefähr 40 Tage, bevor er seinen Höhepunkt erreichte; dies lieferte einen exzellenten Datensatz für ein Großteil des Ereignisses. Genaues Modellieren der Lichtkurve führte die Gruppe zu dem Schluß, daß das Schwarze Loch mit nur etwa zwei Millionen Sonnenmassen masseärmer ist als zuvor vermutet und daß das verschlungene Objekt vermutlich ein entwickelter Stern (circa 5 Milliarden Jahre alt) war, dessen Masse ungefähr 0.2 Sonnenmassen betrug. Diese neuen Resultate liefern einen besonders eindrucksvollen, detailreichen Blick auf das, was bei diesen exotischen kosmischen Flares abläuft und untermauern das allgemeine Modell für diese aufleuchtenden Ereignisse.

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