Astronomen beobachten in Echtzeit, wie ein supermassereiches Schwarzes Loch erwacht

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Astronomen sind Zeugen eines noch nie dagewesenen Spektakels im Universum: dem Erwachen eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum einer fernen Galaxie.

Ende 2019, Team von Astronomen haben eine unauffällige Galaxie namens SDSS1335+0728 entdeckt, die 300 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Jungfrau liegt. Ein plötzlicher Anstieg der Helligkeit der Galaxie wurde spontan vom Zwicky Transient Facility-Teleskop am Palomar-Observatorium in Kalifornien entdeckt.

Dank ihres extrem weiten Sichtfelds scannt die Kamera alle zwei Tage den gesamten Nordhimmel und erfasst Daten zu Himmelsobjekten wie erdnahen Asteroiden sowie hellen, entfernten Supernovae.

Ein interdisziplinäres Team aus Astronomen und Ingenieuren verfolgte Zwickys Beobachtung anhand von Informationen weltraum- und bodengestützter Teleskope, um zu sehen, wie sich die Leuchtkraft der Galaxie im Laufe der Zeit verändert hat.

Zu ihrer Überraschung stellten die Forscher fest, dass sie mit dem Erwachen eines kosmischen Monsters einen einzigartigen Moment erlebten. Die Ergebnisse ihrer Studie wurden zur Veröffentlichung im Journal of Astronomy and Astrophysics angenommen.

„Stellen Sie sich vor, Sie beobachten seit Jahren eine ferne Galaxie, und sie schien immer ruhig und inaktiv zu sein“, sagte die leitende Studienautorin Paula Sanchez Saez, Astronomin am Europäischen Südobservatorium in Deutschland, in einer Erklärung. „Plötzlich begann (sein Kern) dramatische Veränderungen in der Helligkeit zu zeigen, anders als alle typischen Ereignisse, die wir zuvor gesehen haben.“

Das Team klassifizierte die Galaxie als einen aktiven galaktischen Kern oder eine helle, kompakte Region enthaltend, die sich von einem supermassereichen Schwarzen Loch ernährt.

Eine Reihe von Himmelsszenarien können dazu führen, dass eine Galaxie plötzlich heller wird, etwa bei Supernova-Explosionen oder wenn Sterne zu nahe an Schwarze Löcher kommen und bei Phänomenen, die als Gezeitenstörungsereignisse bezeichnet werden, auseinandergerissen werden.

Aber solche Ereignisse dauern nur zehn oder hundert Tage, und die Helligkeit von SDSS1335+0728 nimmt weiter zu, mehr als vier Jahre nachdem Forscher erstmals bemerkt haben, dass die Helligkeit wie durch das Betätigen eines kosmischen Lichtschalters ansteigt.

Die Helligkeitsschwankungen in der Galaxie sind anders als alles, was Astronomen zuvor gesehen haben, was zu ihrer Verwirrung beigetragen hat.

Um Antworten zu finden, überprüfte das Team Archivdaten des Wide Field Infrarot Survey Explorer der NASA, des Galaxy Evolution Explorer, des 2 Micron All-Sky Survey, des Sloan Digital Sky Survey und anderer Observatorien.

Die Forscher verglichen die Daten mit Folgebeobachtungen des Very Large Telescope (VLT) des European Southern Observatory in Chile, des Southern Astrophysical Research Telescope in Chile, des W.M. Keck Observatory in Hawaii und des Neil Girls-Swift and Chandra Space der NASA Observatorium. Röntgenobservatorien.

Zusammengenommen lieferten die Datensätze ein umfassendes Bild der Galaxie vor und nach der Beobachtung im Dezember 2019 und zeigten, dass die Galaxie in den letzten Jahren dazu übergegangen war, mehr ultraviolettes, sichtbares und infrarotes Licht und ab Februar auch Röntgenstrahlung auszusenden – etwas beispielloses. Verhalten, sagte Sanchez Saez.

Angesichts der Tatsache, dass die Galaxie 300 Millionen Lichtjahre entfernt ist, ereigneten sich die von Astronomen beobachteten Ereignisse in der Vergangenheit, aber das Licht dieser Ereignisse erreicht nun die Erde, nachdem es Millionen von Jahren durch den Weltraum gereist ist. Ein Lichtjahr ist Die Distanz, die das Licht in einem Jahr zurücklegtDas 5,88 Billionen Meilen (9,46 Billionen km).

„Die offensichtlichste Möglichkeit, dieses Phänomen zu erklären, besteht darin, dass wir sehen, wie der (Kern) der Galaxie begann, (…) Aktivität zu zeigen“, sagte die Mitautorin der Studie, Lorena Hernandez Garcia, Astronomin am Millennium Institute for Astrophysics und Universität von Columbia. Valparaiso, beide in Chile, in einer Erklärung. „Wenn ja, wäre dies das erste Mal, dass wir die Aktivierung eines massiven Schwarzen Lochs in Echtzeit beobachten.“

Supermassereiche Schwarze Löcher werden als Massen klassifiziert, die 100.000-mal größer sind als die Masse unserer Sonne. Es befindet sich im Zentrum der meisten Galaxien, einschließlich der Milchstraße.

„Diese riesigen Monster sind normalerweise ruhend und nicht direkt sichtbar“, sagte Claudio Ricci, Mitautor der Studie und Assistenzprofessor an der Universität Diego Portales in Chile, in einer Erklärung. „Im Fall von SDSS1335+0728 konnten wir das Erwachen des supermassereichen Schwarzen Lochs beobachten, das plötzlich anfing, sich von dem in seiner Umgebung verfügbaren Gas zu ernähren, und extrem hell wurde.“

Frühere Untersuchungen haben auf inaktive Galaxien hingewiesen, die nach mehreren Jahren aktiv zu werden scheinen, was normalerweise durch die Aktivität von Schwarzen Löchern stimuliert wird, aber der Prozess des Erwachens von Schwarzen Löchern wurde bisher noch nie direkt beobachtet, sagte Hernandez-Garcia.

Ritchie sagte, das gleiche Szenario könnte mit dem supermassiven Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße, Sagittarius A*, passieren, aber Astronomen sind sich nicht sicher, wie wahrscheinlich das ist.

Astronomen können nicht ausschließen, dass es sich bei ihrer Beobachtung um ein ungewöhnlich langsames Gezeitenereignis oder um ein neues, unbekanntes Himmelsphänomen handelt.

„Unabhängig von der Art der Unterschiede liefert (diese Galaxie) wertvolle Informationen darüber, wie Schwarze Löcher wachsen und sich entwickeln“, sagte Sanchez Saez. „Wir gehen davon aus, dass Instrumente wie MUSE am VLT oder das am kommenden Very Large Telescope der Schlüssel zum Verständnis sein werden, warum die Galaxie so hell ist.“