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Gefräßiges Schwarzes Loch in M31
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik Potsdam
astronews.com
13. Dezember 2012
Bei der Suche nach Novae in unserer Nachbargalaxie Andromeda
sind Astronomen auf ein stellares Schwarzes Loch gestoßen, das mit einer sehr
hohen Rate Materie verschlingt. Durch Beobachtungen im Radiobereich gelang es
sogar, einen sogenannten Jet nachzuweisen. Durch die Untersuchung des Systems
hoffen die Forscher mehr über die Vorgänge in unmittelbarer Nähe eines Schwarzen
Lochs zu erfahren.
So könnte die jetzt entdeckte Röntgenquelle in
der Andromedagalaxie aussehen.
Bild: ESA/AOES Medialab |
Schwarze Löcher sind unsichtbar, da ihre extreme Gravitation sogar Licht
verschluckt. Wenn allerdings ein Schwarzes Loch Materie aus seiner Umgebung
akkretiert, wird dieses Material stark erhitzt und leuchtet hell im
Röntgenbereich. Außer der sogenannten Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch,
bilden sich häufig energiereiche Teilchenstrahlen, sogenannte Jets, in denen
hochenergetisches Plasma das System verlässt. Diese Jets werden ebenfalls durch
die Schwerkraft des Schwarzen Lochs angetrieben und emittieren ein starkes
Radiosignal.
Akkretionsscheiben und Jets sind damit zwei Aspekte des gleichen Phänomens.
Indem Astronomen beides gleichzeitig untersuchen, können sie die physikalischen
Vorgänge unter die Lupe nehmen, die in der Nähe eines Schwarzen Lochs ablaufen.
Ein internationales Astronomenteam aus Instituten in Deutschland,
Großbritannien und anderen Ländern haben nun eine besonders interessante Quelle
analysiert: im Januar 2012 entdeckte Wolfgang Pietsch vom Max-Planck-Institut
für extraterrestrische Physik die extrem helle Röntgenquelle (kurz ULX für "ultraluminous
X-ray source") XMMU J004243.6 412.519 im Rahmen einer Beobachtungskampagne der
Andromedagalaxie (M31). Es handelte sich erst um die zweite ULX in der
Andromedagalaxie und sie wurde daher sofort für Nachbeobachtungen im
Radiobereich vorgemerkt.
"Diese extrem hellen Röntgenquellen sind für uns Astronomen sehr interessante
Objekte, da sie im Röntgenlicht sogar heller strahlen können als eine komplette
Galaxie", erläutert Pietsch. "In diesem Fall haben wir nicht nur den extremen
Helligkeitsanstieg im Röntgenbereich gesehen, sondern auch, dass sich das
Spektrum verändert, was auf eine Änderung in der Akkretionsrate des Schwarzen
Lochs hindeutet."
Die ULX wurde im Rahmen einer Beobachtungskampagne entdeckt, mit der die
Astronomen Novae entdecken und beobachten wollen. Dies sind Doppelsternsysteme,
bei denen ein weißer Zwergstern Material von einem Begleiter aufnimmt. Dabei
kommt es zu einem gewissen Zeitpunkt zu einer nuklearen Explosion auf der
Oberfläche des weißen Zwerges und einer erhöhten Emission von ernergieärmerer
Röntgenstrahlung - bisher wurden im Verlauf dieses Programmes mehr als 75 Novae
in der Andromedagalaxie entdeckt.
Ein interessantes Nebenprodukt dieser Suche ist die Entdeckung von
Röntgendoppelsternen, in denen sich ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch
befinden und die bei viel höheren Röntgenenergien strahlen - im Extremfall als
ULX. Die Astronomen konnten die ULX sechs Monate verfolgen und dabei sehen, wie
die Quelle dramatisch heller wurde und wieder verblasste. Die Daten deuten
darauf hin, dass das Schwarze Loch extrem viel Material aus seiner Umgebung
schluckt, die Akkretionsrate dürfte dabei nahe am oder sogar über dem
theoretischen Maximum für sphärische Objekte liegen.
Derartige Daten erlauben es den Astronomen, mehr darüber zu erfahren, wie
sich die Struktur der Akkretionsscheibe bei solch hohen Raten ändert und
möglicherweise auch, wodurch die energiereichen Jets ausgelöst werden. Ein
derartiger Jet wurde nun in der Tat bei Radiowellenlängen beobachtet. Damit
gelang erstmals der Nachweis eines Radiojets von einem stellaren Schwarzen Loch
außerhalb unserer eigenen Galaxie.
"Wir konnten damit einem Schwarzem Loch beim Genuss eines Mehr-Gänge-Menüs
zusehen, von der leichten Vorspeise, als die Quelle dunkel war, über das
Verschlingen des Hauptgerichts, als sie wirklich hell aufschien, bis hin zum
Nachtisch, als sie wieder dunkler wurde", sagt Matthew Middleton von der
University of Durham . "Nebenbei ließ das Schwarze Loch auch Dampf ab.
Diese Jets zeigen uns klipp und klar, dass diese extrem helle Röntgenquelle –
und damit auch andere ULX – nur ein typischer Überrest eines Sterns mit der etwa
zehnfachen Sonnenmasse ist, der so viel Material verschluckt, wie es nur irgend
möglich ist."
Die Astronomen veröffentlichten ihre Ergebnisse jetzt in der Fachzeitschrift
Nature.
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