Das Überprüfen der Spinrate an einem supermassiven Schwarzen Loch ist eine großartige Möglichkeit für Astronomen, Einsteins Theorie unter extremen Bedingungen zu testen - und genau zu untersuchen, wie stark die Schwerkraft das Gefüge der Raumzeit verzerrt. Stellen Sie sich nun ein Monster vor ... eines, das eine Masse hat, die etwa 2 Millionen Mal so groß ist wie die unserer Sonne, einen Durchmesser von 2 Millionen Meilen hat und sich so schnell dreht, dass es die Lichtgeschwindigkeit fast bricht.
Eine Fantasie? Nicht schwer. Es ist ein supermassives Schwarzes Loch im Zentrum der Spiralgalaxie NGC 1365 - und es wird uns noch viel mehr darüber beibringen, wie Schwarze Löcher und Galaxien reifen.
Was macht Forscher so zuversichtlich, dass sie endlich endgültige Berechnungen einer solch unglaublichen Spinrate in einer fernen Galaxie vorgenommen haben? Dank der Daten des Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) und der XMM-Newton-Röntgensatelliten der Europäischen Weltraumorganisation hat das Wissenschaftlerteam mit Röntgenaugen einen Blick in das Herz von NGC 1365 geworfen und dabei den Standort notiert des Ereignishorizonts - der Rand des sich drehenden Lochs, an dem der umgebende Raum in den Mund des Tieres gezogen wird.
"Wir können Materie verfolgen, während sie mithilfe von Röntgenstrahlen, die aus Regionen in unmittelbarer Nähe des Schwarzen Lochs emittiert werden, in ein Schwarzes Loch wirbelt", sagte die Mitautorin einer neuen Studie, NuSTAR-Hauptforscherin Fiona Harrison vom California Institute of Technology in Pasadena. "Die Strahlung, die wir sehen, wird durch die Bewegungen der Partikel und die unglaublich starke Schwerkraft des Schwarzen Lochs verzerrt und verzerrt."
Die Studien hörten hier jedoch nicht auf, sondern rückten bis zum inneren Rand vor, um die Position der Akkretionsscheibe zu erfassen. Hier ist der „Innermost Stable Circular Orbit“ - der sprichwörtliche Punkt ohne Wiederkehr. Diese Region steht in direktem Zusammenhang mit der Spinrate eines Schwarzen Lochs. Da die Raumzeit in diesem Bereich verzerrt ist, kann ein Teil davon noch näher an den ISCO heranreichen, bevor er eingezogen wird. Was die aktuellen Daten so überzeugend macht, ist, durch ein breiteres Spektrum von Röntgenstrahlen tiefer in das Schwarze Loch zu sehen Astronomen sehen jenseits verschleierter Staubwolken, die nur vergangene Lesungen verwirrten. Diese neuen Erkenntnisse zeigen, dass nicht der Staub die Röntgenstrahlen verzerrt, sondern die drückende Schwerkraft.
"Dies ist das erste Mal, dass jemand den Spin eines supermassiven Schwarzen Lochs genau gemessen hat", sagte der Hauptautor Guido Risaliti vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) und dem INAF - Arcetri Observatory.
"Wenn ich XMM-Newton ein Instrument hätte hinzufügen können, wäre es ein Teleskop wie NuSTAR gewesen", sagte Norbert Schartel, XMM-Newton-Projektwissenschaftler am Europäischen Weltraumastronomiezentrum in Madrid. "Die energiereichen Röntgenstrahlen waren ein wesentliches fehlendes Puzzleteil zur Lösung dieses Problems."
Obwohl das zentrale Schwarze Loch in NGC 1365 jetzt ein Monster ist, begann es nicht als eines. Wie alle Dinge, einschließlich der Galaxie selbst, entwickelte sie sich mit der Zeit. Über Millionen von Jahren gewann es an Umfang, als es Sterne und Gas verbrauchte - möglicherweise sogar mit anderen Schwarzen Löchern auf dem Weg verschmolz.
"Der Spin des Schwarzen Lochs ist eine Erinnerung, eine Aufzeichnung der vergangenen Geschichte der gesamten Galaxie", erklärte Risaliti.
„Diese Monster mit einer Masse von Millionen bis Milliarden Mal so viel wie die Sonne werden im frühen Universum als kleine Samen gebildet und wachsen, indem sie Sterne und Gas in ihren Wirtsgalaxien verschlucken und mit anderen riesigen Schwarzen Löchern verschmelzen, wenn Galaxien kollidieren oder beides ", Sagte der Hauptautor der Studie, Guido Risaliti vom Harvard-Smithsonian-Zentrum für Astrophysik in Cambridge, Massachusetts, und dem italienischen Nationalen Institut für Astrophysik.
Diese neue Drehung an Schwarzen Löchern hat uns gezeigt, dass ein Monster aus einer „geordneten Akkretion“ hervorgehen kann - und nicht einfach aus zufälligen Mehrfachereignissen. Das Team wird seine Studien fortsetzen, um zu sehen, wie sich andere Faktoren als der Spin des Schwarzen Lochs im Laufe der Zeit ändern, und weiterhin mehrere andere supermassereiche Schwarze Löcher mit NuSTAR und XMM-Newton beobachten.
"Dies ist für das Gebiet der Schwarzlochforschung von enormer Bedeutung", sagte Lou Kaluzienski, NuSTAR-Programmwissenschaftler am NASA-Hauptsitz in Washington, DC. "NASA- und ESA-Teleskope haben dieses Problem gemeinsam angegangen. Zusammen mit den mit XMM-Newton durchgeführten Röntgenbeobachtungen mit niedrigerer Energie lieferten NuSTARs beispiellose Möglichkeiten zur Messung von Röntgenstrahlen mit höherer Energie ein wesentliches, fehlendes Puzzleteil, um dieses Problem zu lösen. “
Quelle der Originalgeschichte: JPL / NASA-Pressemitteilung.
