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Dieses Monster Black Hole Jet hat 125 Milliarden Mal mehr Energie als die Sonne

Ein staubbedecktes, riesiges schwarzes Loch, das einen Stern zerfetzte, sprengte einen superschnellen Partikelstrahl, der etwa 125 Milliarden Mal so viel Energie enthielt, wie die Sonne pro Jahr freisetzt, wie eine neue Studie zeigt.

Dies ist das erste Mal, dass Astronomen die Entstehung und Entwicklung eines solchen Jets aus einem Schwarzen Loch direkt abgebildet haben. Diese Erkenntnis könnte den Astronomen helfen, viele neue Fälle von Schwarzen Löchern zu entdecken, die Sterne zerstören.

Es wird angenommen, dass es sich um supermassive Schwarze Löcher handelt, die Millionen bis Milliarden Mal so groß sind wie die Masse der Sonne lauern in den Herzen von den meisten, wenn nicht von allen, großen Galaxien. Wenn ein Stern einem solch monströsen Schwarzen Loch zu nahe kommt, reißt ihn seine starke Anziehungskraft in einem sogenannten Gezeitenzerrüttungsereignis auseinander. [ Bilder: Schwarze Löcher des Universums ]

In dem Paar kollidierender Galaxien, Arp 299, fanden Forscher Hinweise auf ein supermassives schwarzes Loch, das einen nahegelegenen Stern zerfetzt, seine Trümmer in eine kreisende Scheibe zieht und einen mächtigen Partikelstrahl nach außen streut.  Das Hintergrundfoto ist eine Ansicht der kollidierenden Galaxien vom Hubble-Weltraumteleskop;  ein Künstlerkonzept des Schwarzen Lochsystems wird herausgezogen.

In dem Paar kollidierender Galaxien, Arp 299, fanden Forscher Hinweise auf ein supermassives schwarzes Loch, das einen nahegelegenen Stern zerfetzt, seine Trümmer in eine kreisende Scheibe zieht und einen mächtigen Partikelstrahl nach außen streut. Das Hintergrundfoto ist eine Ansicht der kollidierenden Galaxien vom Hubble-Weltraumteleskop; ein Künstlerkonzept des Schwarzen Lochsystems wird herausgezogen.

Kredit: Sophia Dagnello / NRAO / AUI / NSF / NASA / STScI

Wenn ein schwarzes Loch von einem Stern zerfetzt wird, bildet dieses Material eine rotierende Scheibe, die hell leuchtet, bevor sie in das schwarze Loch fällt. Frühere Forschungen haben auch gezeigt, dass Partikelstrahlen mit außerordentlich hohen Geschwindigkeiten von den Polen dieser sogenannten Akkretionsscheiben nach außen geschleudert werden.

In den meisten Fällen verschlingen supermassive schwarze Löcher nichts, sagten die Forscher der neuen Studie gegenüber Space.com. Die geringe Anzahl von Gezeitenstörungen, die die Astronomen bisher entdeckt haben, bietet Wissenschaftlern die Möglichkeit, mehr über die Entstehung und Entwicklung dieser Jets zu erfahren.

Der erste Beweis, den Forscher über diesen neu berichteten Jet hatten, kam am 30. Januar 2005 von Astronomen, die das William Herschel Telescope auf den Kanarischen Inseln benutzten, um ein Paar kollabierender Galaxien namens Arp 299 zu analysieren, fast 150 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Sie entdeckten einen hellen Ausbruch von infrarotem Licht, das aus dem Kern einer der kollidierenden Galaxien in Arp 299 kam, wie Co-Lead-Autor Seppo Mattila von der Universität Turku in Finnland berichtete, gegenüber Space.com.

Am 17. Juli 2005, unter Verwendung der Sehr langes Baseline-Array (VLBA) – ein Netzwerk von zehn Radioteleskopen, die über Tausende von Kilometern verteilt sind und zusammen funktionieren können, um im Wesentlichen wie ein riesiges Radioteleskop zu funktionieren – Wissenschaftler entdeckten eine neue Quelle von Radioemissionen von demselben Standort in Arp 299.

“Mit der Zeit blieb das neue Objekt bei Infrarot- und Radiowellenlängen hell, aber nicht bei sichtbarem Licht und Röntgenstrahlen”, sagt Mattila sagte in einer Erklärung . “Die wahrscheinlichste Erklärung ist, dass dickes interstellares Gas und Staub in der Nähe des Zentrums der Galaxie die Röntgenstrahlen und das sichtbare Licht absorbiert und dann als Infrarotstrahlung wieder abgestrahlt hat”, sagte Mattila.

Dieses supermassereiche schwarze Loch, das einen Stern im System Arp 299 zertrümmert, resultierte in einer sich ausdehnenden, radioemittierenden Region, die einen Partikelstrahl anzeigt, der sich nach außen bewegt.

Dieses supermassereiche schwarze Loch, das einen Stern im System Arp 299 zertrümmert, resultierte in einer sich ausdehnenden, radioemittierenden Region, die einen Partikelstrahl anzeigt, der sich nach außen bewegt.

Kredit: Mattila, Perez-Torres, et al; Bill Saxton / NRAO / AUI / NSF

Die Forscher dachten zunächst, dass dieser Ausbruch ein explodierender Stern in einem war Supernova , aber diese Erklärung stimmte nicht mit den Daten überein. Fortgesetzte Überwachung über fast ein Jahrzehnt zeigte die Quelle der Radioemissionen, genannt Arp 299-B AT1, die sich in eine Richtung ausdehnt, genau wie es für einen Jet, aber nicht für eine Supernova erwartet wird. Radiodaten deuteten darauf hin, dass das Material im Jet im Durchschnitt mit etwa 25 Prozent der Lichtgeschwindigkeit nach draußen raste. Im Gegensatz dazu wird erwartet, dass die durchschnittliche Expansionsgeschwindigkeit einer Supernova nach 10 Jahren höchstens 5 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beträgt, so Studienleiter Miguel Pérez-Torres vom Astrophysikalischen Institut von Andalusien in Granada, Spanien. sagte Space.com.

“Wir sammelten geduldig immer mehr Daten, um die wahre Natur dieser Quelle zu erkennen, und unsere Geduld zahlte sich aus”, sagte Mattila. “Die Kombination unserer Infrarot- und Radiobeobachtungen, gepaart mit modernsten Simulationen von Radiojets und Berechnungen von Infrarotemissionen aus den staubigen Regionen rund um ein supermassives Schwarzes Loch, hat uns eine plausible Erklärung gegeben – die Infrarot- und die Radioemission kam von der Zerstörung eines unglücklichen Sterns, der von dem supermassiven schwarzen Loch verschlungen wurde, als es zu sehr diesem kosmischen Monster zu nahe kam. ”

Die Forscher schätzten, dass dieser Strahl aus einem supermassiven Schwarzen Loch resultierte, das 20 Millionen mal so groß war wie die Sonnenmasse. Das Schwarze Loch befand sich im Kern eines der beiden kollidierenden Galaxien und zerfetzte gerade einen Stern, der mehr als doppelt so groß war wie die Sonnenmasse. “Nie zuvor waren wir in der Lage, die Entstehung und Entwicklung eines Jets aus einem dieser Ereignisse direkt zu beobachten”, sagte Pérez-Torres in einer Erklärung. [ No Escape: Tauchen Sie in ein Schwarzes Loch ein (Infografik) ]

Die neuen Erkenntnisse waren eine Überraschung, sagten die Wissenschaftler. Arp 299-B AT1 wurde im Rahmen eines Projekts entdeckt, mit dem Supernova-Explosionen in kollidierenden Galaxienpaaren nachgewiesen werden sollten. Dieser Infrarotstoß wurde ursprünglich für eine Supernova-Explosion gehalten – erst 2011, sechs Jahre nach der Entdeckung des Ausbruchs, zeigte Arp 299-B AT1 die Verlängerung, die darauf hindeutete, dass es sich um einen Jet und nicht um eine Supernova handelte .

Im Laufe von etwa einem Jahrzehnt hat der Jet mehr als 1,5 x 10 ^ 52 Ergs Energie in Infrarot- und Radiowellen freigesetzt, sagten die Forscher. Das ist etwa 125 Milliarden Mal die Menge an Energie, die die Sonne pro Jahr freisetzt.

Mit Hilfe der VLBA “sehen die Wissenschaftler nun, wie sich die Radioquelle in mehrere separate Quellen aufspaltet und uns sagt, wie die Interaktion des Jets mit dem umgebenden Medium voranschreitet”, sagte Pérez-Torres.

Das Ereignis war nicht sichtbar im sichtbaren oder Röntgen-Wellenlängen, wahrscheinlich wegen der Auswirkungen von Gas und Staub, die Wissenschaftler festgestellt. Dies könnte helfen zu erklären, warum Gezeitenstörungsereignisse nicht so hell sind wie theoretisch vorhergesagt, fügten sie hinzu.

“Wie viele ähnliche Ereignisse fehlen uns in staubigen Galaxienzentren, die nur durch Infrarot- und Radiobeobachtungen detektierbar wären, aber im optischen Licht völlig unsichtbar wären?” Mattila sagte.

Diese neuen Ergebnisse deuten darauf hin, dass Infrarot- und Radioteleskope viele Gezeitenunterbrechungsereignisse entdecken können, die bisher der Detektion entgangen sein könnten, da Staub jegliches sichtbares Licht von ihnen absorbierte, sagte Pérez-Torres. Solche Ereignisse könnten im frühen Universum geläufiger gewesen sein, so dass Forscher ihnen helfen können, den neugeborenen Kosmos zu verstehen, fügten die Forscher hinzu.

Die Wissenschaftler im Detail ihre Ergebnisse Online 15. Juni in der Zeitschrift Science.

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