Schwarze Löcher mögen unsichtbar sein, aber die überhitzte Materie, die sich um sie herum ansammelt, scheint hell im Gammastrahlenspektrum. Das Integral-Raumschiff der ESA kalibrierte kürzlich das Niveau dieser Hintergrundstrahlung, indem es einen Himmelspunkt beobachtete und die Erde davor vorbeizog, um ihn langsam auszublenden. Mit diesen Berechnungen können Astronomen Punktquellen für Gammastrahlen besser von der Waschung der Hintergrundstrahlung unterscheiden.
Astronomen, die das umlaufende Gammastrahlenobservatorium Integral der ESA nutzen, haben einen wichtigen Schritt unternommen, um abzuschätzen, wie viele Schwarze Löcher sich im Universum befinden.
Ein internationales Team unter der Leitung von Eugene Churazov und Rashid Sunyaev vom Space Research Institute in Moskau, an dem Wissenschaftler aller Gruppen des Integral-Konsortiums beteiligt waren, nutzte die Erde als riesigen Schutzschild, um die Anzahl der verräterischen Gammastrahlen aus dem fernen Universum zu beobachten schwinden auf Null, als unser Planet ihre Sicht versperrte.
"Zeigen Sie Integral überall im Weltraum und messen Sie Gammastrahlen", sagt Pietro Ubertini von INAF, Italien, und Principal Investigator über den Gammastrahlen-Imager von Integral. Die meisten dieser Gammastrahlen stammen nicht aus nahe gelegenen Quellen, sondern von Himmelsobjekten, die so weit entfernt sind, dass sie noch nicht als einzelne Quellen unterschieden werden können. Diese entfernte Gammastrahlenemission erzeugt ein ständiges Leuchten, das das Universum badet.
Die meisten Astronomen glauben, dass die unsichtbaren Objekte supermassereiche Schwarze Löcher sind, die Millionen oder Milliarden Mal schwerer als die Sonne sind und jeweils im Zentrum einer Galaxie sitzen. Während die Schwarzen Löcher Materie verschlucken, setzen die wirbelnden Gase Röntgen- und Gammastrahlen frei. Die genaue Messung des Glühens, das als Röntgen- und Gammastrahlenhintergrund bezeichnet wird, ist der erste Schritt zur Berechnung, wie viele Schwarze Löcher dazu beitragen und wie weit sie im Universum entfernt sind.
Die neuen integralen Beobachtungen wurden im Januar und Februar 2006 gemacht und liefern hochgenaue Daten zum Gammastrahlenhintergrund. Der Schlüssel zum Erfolg war die Nutzung der Erde als Schutzschild.
Das Zulassen, dass die Erde in das Sichtfeld von Integral eintritt, widerspricht dem Standardsatz der nominalen Beobachtungen für den Satelliten, da die zur Bestimmung der Fluglage des Raumfahrzeugs erforderlichen optischen Geräte von der hellen Erde geblendet würden. Diese Operation erforderte bemerkenswerte Anstrengungen der ISOC / MOC-Teams, die die Mission betrieben und auf alternative Kontrollmechanismen für Raumfahrzeuge angewiesen waren. Das Risiko hat sich jedoch gelohnt: Indem die Astronomen die Abnahme des Gammastrahlenflusses gemessen haben, nachdem die Erde die Sicht von Integral blockiert hatte, und ein Modell der atmosphärischen Emission der Erde erstellt haben, haben sie den Gammastrahlenhintergrund genau gemessen.
Ein weiterer Vorteil der integralen Beobachtungen besteht darin, dass die komplementären Instrumente des Observatoriums die gleichzeitige Messung der Stärke von Röntgen- und Gammastrahlen ermöglichten. In der Vergangenheit mussten verschiedene Satelliten die unterschiedlichen Energien von Röntgen- und Gammastrahlen messen, so dass Astronomen die Aufgabe hatten, die Ergebnisse wie Puzzleteile zusammenzusetzen.
Es ist nicht nur das allgemeine Leuchten, das Integral gesehen hat. Vor dem Start des Satelliten wurden nur wenige Dutzend Himmelsobjekte in Gammastrahlen beobachtet. Jetzt sieht Integral ungefähr 300 einzelne Quellen in unserer Galaxie und ungefähr 100 der hellsten supermassiven Schwarzen Löcher in anderen Galaxien. Dies ist die Spitze des Eisbergs. Astronomen glauben, dass es zig Millionen aktiver Schwarzer Löcher im Weltraum gibt, die alle zum Gammastrahlenhintergrund beitragen. Aus früheren Beobachtungen im weicheren Röntgenband ist bekannt, dass die weiche Hintergrundstrahlung fast vollständig von aktiven galaktischen Kernen (AGN) besiedelt ist. Es ist daher sehr wahrscheinlich, dass diese Objekte auch hier bei höheren integralen Energien verantwortlich sind, auch wenn dies noch nicht bewiesen ist.
Der nächste Schritt besteht darin, dass Astronomen Computermodelle programmieren, um zu berechnen, wie die Emission dieser unsichtbaren Population von Schwarzen Löchern verschmilzt, um das beobachtete Leuchten zu erzeugen. Diese Computermodelle werden die Anzahl und Entfernung der Schwarzen Löcher vorhersagen und Einblicke in ihr Verhalten im Zentrum junger, mittlerer und alter Galaxien geben. In der Zwischenzeit wird das Integral-Team seine Messungen des verwirrenden Gammastrahlenhintergrunds weiter verfeinern.
Ursprüngliche Quelle: ESA-Pressemitteilung
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