Das supermassive Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraßen-Galaxie, Sagittarius A*, ist das nächstgelegene Objekt dieser Art und nur etwa 25.000 Lichtjahre entfernt. Obwohl es nicht annähernd so aktiv oder hell wie andere supermassive Schwarze Löcher ist, bietet seine relative Nähe Astronomen eine einzigartige Möglichkeit, um zu untersuchen, was nahe am “Rand” eines Schwarzen Lochs geschieht.
Sagittarius A* wird seit seiner Entdeckung im Radiowellenbereich überwacht und seit einiger Zeit auch im Infrarot- und Röntgenbereich. Es scheint Materie mit einer sehr langsamen Rate zu verschlingen, nur wenige Hundertstel einer Erdmasse pro Jahr. Seine Röntgenemissionen sind anhaltend und resultieren wahrscheinlich aus den schnellen Bewegungen von Elektronen in dem heißen Akkretionsstrom des Schwarzen Lochs.
Einmal am Tag zeigt es auch hochgradig veränderliche Emissionsausbrüche, die im Infrarotbereich häufiger erscheinen als im Röntgenbereich. Manche Ausbrüche in Submillimeterwellenlängen wurden zudem vorläufig Infrarotflares zugeordnet, obwohl ihr Timing in Bezug zu den Infrarotereignissen verzögert ist. Trotz dieser intensiven Beobachtungen sind die physikalischen Mechanismen, die hinter den Ausbrüchen dieses supermassiven Schwarzen Lochs stehen, immer noch unbekannt und Gegenstand intensiver theoretischer Simulationen.
Die Astronomen Steve Willner, Joe Hora, Giovanni Fazio und Howard Smith vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) und ihre Kollegen führten eine systematische Beobachtungskampagne der Ausbrüche von Sagittarius A* in mehreren Wellenlängenbereichen durch. Dafür nutzten sie die Weltraumobservatorien Spitzer und Chandra und für einige Beobachtungsserien außerdem das Submillimeter Array.
Bei einer Beobachtungsdauer von über 100 Stunden im Zeitraum von mehr als vier Jahren (der bislang längste Datensatz dieser Art) beobachtete das Team vier Ausbrüche in Röntgen- und Infrarotwellenlängen. Dabei schien das Röntgenereignis dem Infrarotereignis um 10-20 Minuten vorauszulaufen. Die Korrelation zwischen den beobachteten Intensitätsspitzen spricht dafür, dass es eine physikalische Verbindung zwischen ihnen gibt. Die geringen Zeitunterschiede stehen in Übereinstimmung mit Modellen, die die magnetisch angetriebene Teilchenbeschleunigung und Schockwellen als Ursache der Ausbrüche beschreiben.
Exakt gleichzeitige Ereignisse können zwar nicht vollständig ausgeschlossen werden, aber die Ergebnisse stimmen trotzdem nicht mit einigen der exotischeren Modellen überein, bei denen die relativistische Bewegung von Elektronen beteiligt ist. Wenn zukünftig geplante Simultanbeobachtungen im Sommer 2019 ebenfalls Ausbrüche registrieren, können sie der Zeitverzögerung und dadurch auch den zugrunde liegenden physikalischen Modellen neue Grenzen setzen.
Abhandlung: “Simultaneous X-Ray and Infrared Observations of Sagittarius A*’s Variability” von H. Boyce, D. Haggard, G. Witzel, S. P. Willner, J. Neilsen, J. L. Hora, S. Markoff, G. Ponti, F. Baganoff, E. E. Becklin, G. G. Fazio, P. Lowrance, M. R. Morris und H. A. Smith, The Astrophysical Journal 871, 161, 2019.
(THK)
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