Ein seit Jahrzehnten schlafendes supermassereiches Schwarzes Loch ist gerade in einer fernen Galaxie erwacht. Diese plötzliche Aktivierung bietet eine einzigartige Gelegenheit, das Verhalten dieser kosmischen Giganten live zu studieren.
Die Galaxie SDSS1335+0728, die 300 Millionen Lichtjahre entfernt liegt, beherbergt in ihrem Zentrum ein Schwarzes Loch namens Ansky. Nach einer langen Phase der Inaktivität begann es, Röntgenblitze von zuvor nie gesehener Intensität auszusenden. Die ersten Lichtsignale wurden Ende 2019 entdeckt und markierten den Beginn einer Reihe von beispiellosen Beobachtungen.
Künstlerische Darstellung der Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch Ansky und seine Wechselwirkung mit einem kleinen Himmelskörper.
Quelle: Europäische Weltraumorganisation
Die Forscher nutzten mehrere Weltraumteleskope, darunter XMM-Newton der ESA und Swift der NASA, um die Entwicklung von Ansky zu verfolgen. Die Daten zeigen quasi-periodische Ausbrüche (QPE) mit außergewöhnlicher Energie und Dauer. Diese noch wenig verstandenen Phänomene könnten die aktuellen Modelle zur Materieakkretion durch Schwarze Löcher infrage stellen.
Das internationale Team unter der Leitung von Lorena Hernández-García veröffentlichte seine Ergebnisse in
Nature Astronomy. Die Beobachtungen deuten darauf hin, dass Ansky keinen Stern zerstört hat, um seine Akkretionsscheibe zu bilden. Stattdessen könnte das umgebende Gas das Schwarze Loch direkt versorgen und energiereiche Schocks verursachen, die für die Röntgenblitze verantwortlich sind.
Die Ausbrüche von Ansky sind zehnmal länger und heller als die bisher beobachteten. Ihre Periodizität von etwa 4,5 Tagen stellt die derzeitigen Erklärungsmodelle vor Herausforderungen. Joheen Chakraborty, ein Teammitglied, betont, dass diese extremen Merkmale die theoretischen Modelle an ihre Grenzen bringen.
Diese Studie eröffnet neue Perspektiven auf die Entstehung von QPEs und ihren Zusammenhang mit Gravitationswellen. Die ESA-Mission LISA, die für die 2030er Jahre geplant ist, könnte diese Wellen detektieren und die Röntgenbeobachtungen ergänzen. Erwan Quintin, Astronom bei der ESA, unterstreicht die Bedeutung dieser Daten für das Verständnis des Verhaltens Schwarzer Löcher.
Ansky wird weiterhin genau von Astronomen beobachtet. Seine Entwicklung könnte bisher unbekannte Mechanismen der Aktivität Schwarzer Löcher offenbaren. Diese Entdeckung erinnert daran, dass das Universum immer noch Phänomene birgt, die selbst die erfahrensten Wissenschaftler überraschen können.
Was ist ein quasi-periodischer Ausbruch (QPE)?
QPEs sind Röntgenblitze, die in regelmäßigen Abständen von bestimmten Schwarzen Löchern ausgesendet werden. Diese Ereignisse bleiben weitgehend rätselhaft. Sie könnten auf die Wechselwirkung zwischen einem kleinen Himmelskörper und der Akkretionsscheibe eines Schwarzen Lochs zurückzuführen sein.
QPEs dauern in der Regel einige Stunden und wiederholen sich alle paar Tage oder Wochen. Ansky zeigt jedoch Ausbrüche, die zehnmal länger und energiereicher sind, was auf unterschiedliche Mechanismen hindeutet. Die Forscher erwägen Schocks in der Akkretionsscheibe oder gravitative Störungen.
Die Untersuchung dieser Phänomene könnte die Dynamik Schwarzer Löcher und ihrer Umgebung erhellen. QPEs könnten auch mit Gravitationswellen zusammenhängen und eine neue Möglichkeit bieten, das Universum zu erforschen.
Wie kann ein Schwarzes Loch „erwachen“?
Ein inaktives Schwarzes Loch kann aktiv werden, wenn es beginnt, Materie aufzunehmen. Dieser Prozess bildet eine Akkretionsscheibe, in der das erhitzte Gas intensive Strahlung aussendet. Im Fall von Ansky scheint die Aktivierung auf die Aufnahme von umgebendem Gas zurückzuführen zu sein, nicht auf die Zerstörung eines Sterns.
Supermassereiche Schwarze Löcher wie Ansky können zwischen aktiven und ruhenden Phasen wechseln, wobei die Zeitskalen variieren. Diese Übergänge hängen von der Verfügbarkeit von absorbierbarer Materie ab. Die direkte Beobachtung eines solchen Erwachens ist selten und wertvoll für das Verständnis dieser Zyklen.
Wissenschaftler nutzen Röntgenteleskope, um diese Veränderungen zu verfolgen. Die Daten von Ansky könnten zeigen, wie Schwarze Löcher ihre Wirtsgalaxie beeinflussen und wie sie sich im Laufe der Zeit entwickeln.
Quelle: Nature Astronomy