Astronomen finden das erste bekannte mittelschwere Schwarze Loch

Das Bild zeigt die 300 Millionen Lichtjahre entfernte Galaxie ESO 243-49. Der rote Pfeil kennzeichnet die Position des neu entdeckten mittelschweren Schwarzen Lochs. (NASA, ESA and S. Farrell (U. Sydney))
Das Bild zeigt die 300 Millionen Lichtjahre entfernte Galaxie ESO 243-49. Der rote Pfeil kennzeichnet die Position des neu entdeckten mittelschweren Schwarzen Lochs. (NASA, ESA and S. Farrell (U. Sydney))

Beobachtungen mit dem Australia Telescope Compact Array der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) haben bestätigt, dass Astronomen das erste bekannte “mittelschwere” Schwarze Loch gefunden haben.

Ausbrüche aus superheißem Gas, die mit einem Radioteleskop der CSIRO beobachtet wurden, haben die Identität des ersten bekannten “mittelschweren” Schwarzen Lochs aufgedeckt, berichtete Science Express am 5. Juli 2012. Als HLX-1 (“hyperluminous X-ray source 1”) bezeichnet, liegt das Schwarze Loch rund 300 Millionen Lichtjahre entfernt in einer Galaxie namens ESO 243-49. Vor seiner Entdeckung hatten Astronomen nur gute Belege für supermassive Schwarze Löcher (solche mit einer Million bis einer Milliarde Sonnenmassen) und stellare Schwarze Löcher, die zwischen drei und 30 Sonnenmassen aufweisen.

“Dies ist das erste Objekt, bei dem wir wirklich sicher sind, dass es sich um ein mittelschweres Schwarzes Loch handelt”, sagte Dr. Sean Farrell, ein Postdoktorand und Stipendiat des Australian Research Council (ARC) von der University of Sydney und Mitglied des Forschungsteams, das Astronomen aus Frankreich, Australien, dem Vereinigten Königreich und den USA einschloss. Seit 2010 haben die Wissenschaftler das Schwarze Loch mit dem Compact Array Radioteleskop der CSIRO in der Nähe von Narrabri (New South Wales) untersucht. Dr. Ron Ekers vom CSIRO, der supermassive Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien untersucht, sagte: “Wir wissen nicht sicher, wie supermassive Schwarze Löcher entstehen, aber sie könnten sich durch die Verschmelzung von mittelgroßen Schwarzen Löchern bilden. Deswegen ist es aufregend, Hinweise auf solche mittelschweren Schwarzen Löcher zu finden.”

HLX-1 wurde zufällig im Jahr 2009 entdeckt, weil es als sehr helle Röntgenquelle hervorstach. Wenn Gas von einem Stern oder einer Gaswolke in ein Schwarzes Loch gezogen wird, wird es auf extreme Temperaturen erhitzt und leuchtet im Röntgenbereich. “Einige andere helle Röntgenquellen wurden als mögliche mittelschwere Schwarze Löcher vorgeschlagen, aber all diese Quellen konnten als Folge von leichteren, geringmassigen Schwarzen Löchern erklärt werden”, sagte Dr. Farrell. “Nur diese eine nicht. Sie ist zehnmal heller als jede der anderen Kandidatinnen. Wir sind sicher, dass dies ein mittelschweres Schwarzes Loch ist – das allererste.”

“Aus der Untersuchung anderer Schwarzer Löcher wissen wir, dass das Einsaugen von Gas Röntgenstrahlen erzeugt, aber dann gibt es eine Art Rückfluss, bei dem die Umgebung des Schwarzen Lochs Jets aus hochenergetischen Teilchen abstößt, die auf Gas in der Nähe des Schwarzen Lochs treffen und Radiowellen produzieren”, sagte Dr. Farrell. “Deshalb sehen wir bei der Quelle die Röntgenemission und dann – einen, zwei oder sogar ein paar Tage später – einen starken Anstieg der Radiowellen.”

Indem sie die Röntgenabstrahlung der Quelle betrachteten, sagten die Forscher zwei Ereignisse voraus, bei denen sie auch im Radiobereich heller werden sollte – und sie hatten beide Male recht. Dr. Farrell vermutet, dass ein Begleitstern das Schwarze Loch in einer sehr exzentrischen Umlaufbahn umkreist. Wenn der Begleitstern näher kommt, zieht das Schwarze Loch Gas von ihm ab und das erzeugt das Aufhellen im Röntgenbereich. Die Helligkeit der Röntgen- und Radioausbrüche hat dem Team erlaubt, die Massenobergrenze des Schwarzen Lochs auf 90.000 Sonnenmassen festzulegen. Allerdings sagt Dr. Farrell, dass dies eine vorsichtige Schätzung sei und aus einer Vielzahl von Gründen ein geringerer Wert von etwa 20.000 Sonnenmassen wahrscheinlicher sei.

Warum haben wir nur dieses eine bestätigte, mittelschwere Schwarze Loch gefunden? “Es könnte viele weitere dort draußen geben, die derzeit keine Materie aufsaugen und deshalb nicht registrierbar sind, oder sie saugen Materie mit einer sehr geringen Rate auf, so dass sie nicht als mittelschwere Schwarze Löcher auffallen”, sagte Dr. Ekers.

HLX-1 könne das zentrale Schwarze Loch einer geringmassigen Zwerggalaxie gewesen sein, spekuliert Dr. Farrell, einer Zwerggalaxie, die von der größeren Galaxie ESO 243-49 verschluckt wurde, so wie unsere eigene Milchstraßengalaxie Zwerggalaxien verschluckt hat. Bei HLX-1 gibt es Hinweise auf Sternentstehungsprozesse, was mit dieser Theorie übereinstimmen würde. Das Forschungsteam sucht jetzt nach anderen Anzeichen für Störungen in der Umgebung des Schwarzen Lochs, beispielsweise nach Gasströmen, was diese Theorie ebenfalls unterstützen würde.

Quelle: http://www.csiro.au/en/Portals/Media/Belching-black-hole-proves-a-biggie.aspx

(THK)

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