Wenn Sie mit Röntgeninstrumenten in den Himmel schauen, sehen Sie eine Hintergrundstrahlung in alle Richtungen. Vielleicht verstecken sie sich; eingehüllt in dicke Wolken aus Gas und Staub. Oder vielleicht erzeugt etwas anderes die gesamte Röntgenhintergrundstrahlung.
Europäische und amerikanische Wissenschaftler haben auf der Suche nach supermassiven Schwarzen Löchern, die sich in nahe gelegenen Galaxien verstecken, überraschend wenige gefunden. Entweder sind die Schwarzen Löcher besser versteckt als die Wissenschaftler gedacht haben oder sie lauern nur im weiter entfernten Universum.
Wissenschaftler sind überzeugt, dass sich einige supermassive Schwarze Löcher hinter dicken Staubwolken verstecken müssen. Diese staubigen Abdeckungen lassen nur Röntgenstrahlen mit der höchsten Energie durch. Einmal im Raum, verbinden sich die Röntgenstrahlen zu einem kosmischen Hintergrund von Röntgenstrahlen, der den gesamten Raum durchdringt.
Die Suche nach versteckten Schwarzen Löchern ist Teil der ersten Volkszählung des energiereichsten Teils des Röntgenhimmels. Unter der Leitung von Loredana Bassani, IASF, Italien, veröffentlichte ein Team von Astronomen im Januar dieses Jahres Ergebnisse in The Astrophysical Journal Letters. Sie zeigen, dass der Anteil der versteckten Schwarzen Löcher im nahe gelegenen Universum bei etwa 15 Prozent liegt, wobei Daten aus der ESA-Umlaufbahn-Gammastrahlenbeobachtung, dem International Gamma Ray Astrophysics Laboratory (Integral), verwendet werden.
Jetzt haben Astronomen des Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, und des Integral Science Data Center in der Nähe von Genf, Schweiz, einen noch kleineren Anteil gefunden, der fast zwei Jahre kontinuierliche Daten verwendet, ebenfalls von Integral. Die Arbeit zeigt, dass es im nahe gelegenen Universum eindeutig zu wenige versteckte Schwarze Löcher gibt, um die beobachtete Röntgenhintergrundstrahlung zu erzeugen.
"Natürlich ist es schwierig, etwas zu finden, von dem wir wissen, dass es sich gut versteckt und das bisher der Entdeckung entgangen ist", sagt Volker Beckmann von der NASA Goddard und der University of Maryland, Baltimore County, Hauptautor des neuen Berichts, der in Kürze veröffentlicht wird Ausgabe des Astrophysical Journal. "Integral ist ein Teleskop, das in der Nähe versteckte Schwarze Löcher sehen sollte, aber wir sind zu kurz gekommen", sagt er.
Der Röntgenhimmel ist tausende bis millionenfach energiereicher als der sichtbare Himmel, den unsere Augen kennen. Es wird angenommen, dass ein Großteil der Röntgenaktivität von Schwarzen Löchern stammt, die heftig Gas aus ihrer Umgebung ansaugen.
Die jüngsten Durchbrüche in der Röntgenastronomie, einschließlich einer gründlichen Volkszählung der Schwarzen Löcher, die vom Chandra X-ray Observatory der NASA und dem Rossi X-ray Timing Explorer durchgeführt wurde, haben sich alle mit Röntgenstrahlen mit niedrigerer Energie befasst. Der Energiebereich beträgt ungefähr 2 000 bis 20 000 Elektronenvolt (optisches Licht beträgt im Vergleich ungefähr 2 Elektronenvolt). Die beiden Integraluntersuchungen sind der erste Einblick in das weitgehend unerforschte Röntgenregime mit höherer Energie oder „harter“ Röntgenstrahlung von 20.000 bis 300.000 Elektronenvolt.
"Der Röntgenhintergrund, diese allgegenwärtige Decke aus Röntgenlicht, die wir überall im Universum sehen, erreicht Spitzenwerte von etwa 30.000 Elektronenvolt, aber wir wissen so gut wie nichts darüber, was diese Strahlung erzeugt", sagt Neil Gehrels von NASA Goddard , ein Mitautor.
Die Theorie besagt, dass versteckte Schwarze Löcher, die Wissenschaftler als Compton-dicke Objekte bezeichnen, für den 30.000-Elektronen-Volt-Peak von Röntgenstrahlen im kosmischen Röntgenhintergrund verantwortlich sind. Integral ist der erste Satellit, der empfindlich genug ist, um im lokalen Universum nach ihnen zu suchen.
Laut Beckmann handelte es sich bei allen von Integral entdeckten Schwarzlochgalaxien, die weniger als 10 Prozent entdeckten, um die stark verhüllte Sorte „Compton dick“. Dies hat schwerwiegende Auswirkungen auf die Erklärung, woher die Röntgenstrahlen im kosmischen Röntgenhintergrund stammen.
„Die versteckten Schwarzen Löcher, die wir bisher gefunden haben, können nur wenige Prozent der Leistung zum kosmischen Röntgenhintergrund beitragen“, sagt Bassani. Dies bedeutet, dass versteckte Schwarze Löcher, die den größten Teil des Röntgenhintergrunds ausmachen, viel weiter entfernt im weiter entfernten Universum liegen müssen. Warum sollte das so sein? Ein Grund könnte sein, dass im lokalen Universum die meisten supermassiven Schwarzen Löcher Zeit hatten, all das Gas und den Staub, die sie einst eingehüllt hatten, zu essen oder wegzublasen und sie sichtbar zu machen.
Dies würde sie weniger in der Lage machen, Röntgenstrahlen zu erzeugen, da die Erwärmung des in das Schwarze Loch fallenden Gases die Röntgenstrahlen erzeugt, nicht das Loch selbst. Wenn also das Schwarze Loch seine Umgebung von Materie befreit hätte, wäre nichts mehr übrig, um Röntgenstrahlen zu erzeugen.
Umgekehrt besteht eine andere Möglichkeit darin, dass die verborgenen Schwarzen Löcher möglicherweise mehr verborgen sind, als die Astronomen erkannt haben. "Die Tatsache, dass wir sie nicht sehen, bedeutet nicht unbedingt, dass sie nicht da sind, nur dass wir sie nicht sehen. Vielleicht sind sie tiefer verborgen als wir denken und liegen daher sogar unter der Erkennungsgrenze von Integral “, sagt Bassani.
In der Zwischenzeit plant das NASA-Team, seine Suche nach versteckten Schwarzen Löchern weiter draußen im Universum auszuweiten. „Dies ist nur die Spitze des Eisbergs. In ein paar Monaten werden wir eine größere Umfrage mit der Swift-Mission durchführen lassen. Unser Ziel ist es, diese Art der Beobachtung immer tiefer in das Universum zu drängen, um die Aktivität des Schwarzen Lochs in frühen Epochen zu beobachten. Dies ist die nächste große Herausforderung für Röntgen- und Gammastrahlenastronomen “, schloss Beckmann.
Ursprüngliche Quelle: ESA-Pressemitteilung
Möchten Sie Ihr Computer-Hintergrundbild aktualisieren? Hier ist eine Sammlung schwarzer Hintergrundbilder.
