Astronomen haben die Weltraumteleskope Chandra (NASA) und XMM-Newton (ESA) benutzt, um eine extrem helle, veränderliche Röntgenquelle zu entdecken, die sich außerhalb des Zentrums ihrer Heimatgalaxie befindet. Dieses besondere Objekt könnte ein wanderndes Schwarzes Loch sein, das aus einer kleinen Galaxie stammt, welche in eine größere stürzt.
Astronomen denken, dass supermassive Schwarze Löcher mit Massen zwischen 100.000 und zehn Milliarden Sonnenmassen in den Zentren der meisten Galaxien liegen. Es gibt außerdem Hinweise auf die Existenz sogenannter mittelschwerer Schwarzer Löcher, die geringere Massen zwischen 100 und 100.000 Sonnenmassen aufweisen.
Beide Objekttypen könnten nach der Kollision und Verschmelzung mit einer anderen Galaxie, die ein massereiches Schwarzes Loch enthält, fernab vom Zentrum ihrer Heimatgalaxie gefunden werden. Wenn sich das Schwarze Loch der zweiten Galaxie durch die erste hindurch bewegt, würden die Sterne, das Gas und der Staub ihm [zunächst] folgen.
Eine neue Studie berichtet über die Entdeckung eines dieser “wandernden” Schwarzen Löcher am Rand der linsenförmigen Galaxie SDSS J141711.07+522540.8 (oder kurz GJ1417+52), die etwa 4,5 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Dieses Objekt mit der Bezeichnung XJ1417+52 wurde durch Langzeitbeobachtungen einer bestimmten Region namens Extended Groth Strip entdeckt. Dabei wurden Daten verwendet, die die Weltraumteleskope Chandra und XMM-Newton zwischen 2000 und 2002 sammelten. Seine extreme Helligkeit macht es wahrscheinlich, dass es sich um ein Schwarzes Loch mit einer Masse von schätzungsweise 100.000 Sonnenmassen handelt, vorausgesetzt der Strahlungsdruck auf die umgebende Materie ist so groß wie die Gravitationskraft.
Der Hauptteil der Grafik ist eine Weitfeldaufnahme des Weltraumteleskops Hubble in sichtbarem Licht. Das Schwarze Loch und seine Heimatgalaxie liegen innerhalb des Kastens oben links. Das kleine Bild links stellt Hubbles Nahansicht von GJ1417+52 dar. Der Kreis in dem kleinen Bild markiert eine punktähnliche Quelle im nördlichen Randbereich der Galaxie, die mit XJ1417+52 in Zusammenhang stehen könnte. Das kleine Bild rechts ist Chandras Röntgenbild von XJ1417+52 in violett und zeigt denselben Himmelsausschnitt wie die Nahansicht von Hubble. Dies ist eine Punktquelle ohne Anzeichen für ausgedehnte Röntgenemissionen.
Die Beobachtungen von Chandra und XMM-Newton zeigen, dass die Röntgenemissionen von XJ1417+52 so hoch sind, dass Astronomen dieses Objekt als “hyperleuchtkräftige Röntgenquelle” (“hyper-luminous X-ray Source”, HLX) klassifizieren. Das sind Objekte, die im Röntgenbereich zwischen 10.000 und 100.000 Mal heller leuchten als stellare Schwarze Löcher und zehn bis 100 Mal heller als ultraleuchtkräftige Röntgenquellen (ultraluminous X-ray Source, ULX) sind.
In seiner Spitzenhelligkeit ist XJ1417+52 zehnmal heller als die hellste Röntgenquelle, die jemals bei einem wandernden Schwarzen Loch beobachtet wurde. Sie ist außerdem zehnmal weiter entfernt als der bisherige Rekordhalter für ein wanderndes Schwarzes Loch.
Die helle Röntgenemission von diesem Typ Schwarzer Löcher stammt von der Materie, die in seine Richtung fällt. Die Röntgenstrahlung von XJ1417+52 erreichte seine Spitzenhelligkeit im Röntgenbereich zwischen 2000 und 2002. Die Quelle wurde in späteren Beobachtungen mit Chandra und XMM-Newton in den Jahren 2005, 2014 und 2015 nicht registriert. Insgesamt nahm die Röntgenhelligkeit der Quelle zwischen 2000 und 2015 mindestens um den Faktor 14 ab.
Die Autoren vermuten, dass der 2000 und 2002 beobachtete Röntgenausbruch stattfand, als ein Stern zu nah an dem Schwarzen Loch vorbeiflog und durch Gezeitenkräfte auseinandergerissen wurde. Ein Teil der Gasüberreste wäre aufgeheizt und im Röntgenbereich hell geworden, während sie in Richtung des Schwarzen Loch stürzten und dadurch die Emissionsspitze auslösten.
Die Position und die Helligkeit der optischen Quelle auf dem Hubble-Bild, die mit XJ1417+52 in Zusammenhang stehen könnte, lassen darauf schließen, dass das Schwarze Loch ursprünglich zu einer kleinen Galaxie gehört haben könnte. Diese Galaxie könnte in die größere Galaxie GJ1417+52 eingedrungen sein, wodurch ihr ein Großteil der Sterne entrissen wurde und das Schwarze Loch und seine umgebenden Sterne im Zentrum der kleinen Galaxie zurückblieb. Wenn diese Theorie korrekt ist, dann sind es die umgebenden Sterne, die auf dem Hubble-Bild zu sehen sind.
Eine Abhandlung von Dacheng Lin (University of New Hampshire) und Kollegen beschreibt die Ergebnisse und erscheint im Astrophysical Journal. Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville (Alabama) leitet das Chandra-Programm für das Science Mission Directorate in Washington. Das Smithsonian Astrophysical Observatory in Cambridge (Massachusetts) steuert Chandras Wissenschafts- und Flugoperationen.
(THK)
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