Das Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) der NASA hat ein spektakuläres Ereignis festgehalten: die Schwerkraft eines supermassiven Schwarzen Lochs, das an nahegelegenem Röntgenlicht zerrt.
Innerhalb weniger Tage fiel die Korona - eine Partikelwolke, die sich in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit bewegte - auf das Schwarze Loch zu. Die Beobachtungen sind ein starker Test für Einsteins allgemeine Relativitätstheorie, wonach die Schwerkraft die Raumzeit, den Stoff, der unser Universum formt, und das Licht, das sich durch das Universum bewegt, biegen kann.
"Die Korona ist kürzlich in Richtung des Schwarzen Lochs zusammengebrochen, was dazu führte, dass die intensive Schwerkraft des Schwarzen Lochs das gesamte Licht auf die umgebende Scheibe zog, wo das Material nach innen spiralförmig verläuft", sagte Co-Autor Michael Parker vom Institute of Astronomy in Cambridge, United Königreich, in einer Pressemitteilung.
Das supermassereiche Schwarze Loch, bekannt als Markarian 335, ist etwa 324 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt in Richtung des Sternbildes Pegasus. Ein solch extremes System drückt etwa das 10-Millionen-fache der Masse unserer Sonne in eine Region, die nur das 30-fache des Durchmessers der Sonne beträgt. Es dreht sich so schnell, dass Raum und Zeit mitgerissen werden.
Der Swift-Satellit der NASA überwacht Mrk 335 seit Jahren und hat kürzlich eine dramatische Änderung seiner Röntgenhelligkeit festgestellt. Daher wurde NuSTAR umgeleitet, um einen zweiten Blick auf das System zu werfen.
NuSTAR sammelt seit zwei Jahren Röntgenstrahlen von Schwarzen Löchern und sterbenden Sternen. Seine Spezialität ist die Analyse energiereicher Röntgenstrahlen im Bereich von 3 bis 79 Kiloelektronenvolt. Beobachtungen im Röntgenlicht niedrigerer Energie zeigen ein schwarzes Loch, das von Gas- und Staubwolken verdeckt wird. NuSTAR kann jedoch einen detaillierten Blick darauf werfen, was in der Nähe des Ereignishorizonts passiert, der Region um ein Schwarzes Loch, in der sich das Licht der Schwerkraft nicht mehr entziehen kann.
Insbesondere kann NuSTAR das direkte Licht der Korona und das reflektierte Licht von der Akkretionsscheibe sehen. In diesem Fall ist das Licht jedoch aufgrund der Kombination einiger Faktoren unscharf. Erstens wirkt sich die Dopplerverschiebung auf die sich drehende Scheibe aus. Auf der von uns wegdrehenden Seite wird das Licht zu rötlicheren Wellenlängen (und damit zu niedrigerer Energie) verschoben, während auf der zu uns hin drehenden Seite das Licht zu blaueren Wellenlängen (und damit zu höherer Energie) verschoben wird. Ein zweiter Effekt hat mit den enormen Geschwindigkeiten des sich drehenden Schwarzen Lochs zu tun. Ein letzter Effekt ist die Schwerkraft des Schwarzen Lochs, die das Licht anzieht und Energie verliert.
All diese Faktoren führen dazu, dass das Licht verschmiert.
Interessanterweise zeigten NuSTAR-Beobachtungen auch, dass der Griff der Schwerkraft des Schwarzen Lochs das Licht der Korona auf den inneren Teil der Akkretionsscheibe zog und diese besser beleuchtete. Die NASA erklärt, dass die wechselnde Korona genau die Region beleuchtete, die sie untersuchen wollten, als hätte jemand eine Taschenlampe für die Astronomen beleuchtet.
„Wir verstehen immer noch nicht genau, wie die Korona hergestellt wird oder warum sie ihre Form ändert, aber wir sehen, dass sie Material um das Schwarze Loch herum beleuchtet, wodurch wir die Regionen untersuchen können, die so nahe an den von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie beschriebenen Effekten liegen prominent werden “, sagte NuSTAR Principal Investigator Fiona Harrison vom California Institute of Technology. "Die beispiellose Fähigkeit von NuSTAR, dieses und ähnliche Ereignisse zu beobachten, ermöglicht es uns, die extremsten Lichtbiegeeffekte der allgemeinen Relativitätstheorie zu untersuchen."
Die neuen Daten werden wahrscheinlich Licht in diese mysteriösen Koronen bringen, in denen die Gesetze der Physik an ihre Grenzen stoßen.
Der Artikel wurde in den monatlichen Mitteilungen der Royal Astronomical Society veröffentlicht und ist online verfügbar.
