Ein hungriges Schwarzes Loch stößt Röntgenstrahlen aus, die 60.000 Mal heißer sind als die Sonne
Astronomen blickten tief in das Herz eines ausgehungerten Schwarzen Lochs und stellten fest, dass die von ihm ausgehende Röntgenstrahlung 60.000 Mal heißer ist als die Sonnenoberfläche.
Vereinfacht ausgedrückt sind Quasare Schwarze Löcher, aus denen von zwei Seiten helle, energiereiche Strahlen elektromagnetischer Strahlung austreten, während sie sich von Gasen im Zentrum von Galaxien ernähren. Der Quasar, den das Team im Röntgenbild abgebildet hat, ist als SMSS J114447.77-430859.3 (J1144) bekannt und das hellste Beispiel eines solchen Objekts, das in den letzten 9 Milliarden Jahren der kosmischen Geschichte gesehen wurde. Dieser Quasar befindet sich im Herzen einer etwa 9,6 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernten Galaxie und ist am Himmel zwischen den Sternbildern Centaurus und Hydra zu sehen. Er ist etwa 100.000 Milliarden Mal heller als die Sonne.
Quasare wie J1144 sind so hell, dass sie oft das kombinierte Licht aller Sterne in den Galaxien, in denen sie sich befinden, überstrahlen. Sie sind Beispiele für sogenannte aktive galaktische Kerne (AGN), die nur in großen Entfernungen von der Erde und damit im frühen Universum gefunden wurden. Die Untersuchung von Quasaren kann Astronomen detaillierte Einblicke in diese mächtigen kosmischen Ereignisse und ihre Auswirkungen auf die galaktische Peripherie liefern.
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Wissenschaftler glauben, dass der Grund für die Existenz von Quasaren im frühen Universum darin liegt, dass Galaxien kurz nach dem Urknall viel reicher an Gas und Staub waren. Das bedeutet, dass sie über genügend Treibstoff verfügen, damit ihre zentralen Schwarzen Löcher helle Emissionen über nahezu das gesamte elektromagnetische Spektrum aussenden können, einschließlich niederenergetischer Radiowellen, Infrarot-, sichtbarer, ultravioletter und hochenergetischer Röntgenwellenlängen.
J1144 wurde erstmals im Jahr 2022 vom SkyMapper Southern Survey (SMSS) im sichtbaren Licht entdeckt. Um diese Entdeckung weiterzuverfolgen, hat das Team unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE) Ph.D. Als Kandidatin Zsofi Igo sammelte sie Beobachtungen von mehreren Weltraumobservatorien. Zu diesen Instrumenten gehörten das Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG) Observatory des eROSITA Observatory, das XMM-Newton Observatory der ESA, das Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) der NASA und das Neil Gehrels Swift Observatory der NASA.
Diese Datenmischung ermöglichte es den Astronomen, die Temperatur der von den Quasaren kommenden Röntgenstrahlen zu messen, und sie stellten fest, dass sie etwa 630 Millionen Grad Fahrenheit (350 Millionen Grad Celsius) betrug. Das ist unglaubliche 60.000-mal heißer als die Oberflächentemperatur der Sonne.
Das Team konnte auch einen Wert für die Masse des Schwarzen Lochs hinter diesen Emissionen ermitteln und kam zu dem Ergebnis, dass diese etwa zehn Milliarden Mal so groß wie die Masse der Sonne ist. Darüber hinaus ernährt sich das supermassive Schwarze Loch von J1144 so schnell, dass es pro Jahr um 100 Sonnen pro Jahr wächst. Allerdings wird nicht das gesamte Gas, das dieses Schwarze Loch umgibt, in dieses eingespeist.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass einige der Gase vom Quasar in Form sehr starker Winde ausgestoßen werden, die riesige Energiemengen in die umgebende Galaxie schleusen.
Das Team fand außerdem heraus, dass J1144 eine Eigenschaft aufweist, die ihn von anderen Quasaren unterscheidet: Das von ihm emittierte Röntgenlicht variiert auf einer Zeitskala von nur wenigen Erdentagen. Bei einem Quasar mit einem Schwarzen Loch dieser Größe liegt die Vielfalt seiner Röntgenstrahlen normalerweise auf einer Zeitskala von Monaten oder sogar Jahren.
„Wir waren sehr überrascht, dass kein früheres Röntgenobservatorium diese Quelle trotz ihrer extremen Leistung entdeckt hatte“, fügte Kamoun hinzu. Er fügte hinzu: „Im Juni dieses Jahres wird eine neue Überwachungskampagne für diese Quelle beginnen, die möglicherweise weitere Überraschungen aus dieser einzigartigen Quelle ans Licht bringt.“
Die Forschungsergebnisse des Teams werden in der Zeitschrift veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
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