(Röntgenobservatorium Chandra) Wann Schwarze Löcher Obwohl sie riesige Mengen an Materie aus dem sie umgebenden Raum verschlingen, gehen sie dabei nicht gerade subtil vor. Sie stoßen gewaltige Röntgenstrahlen aus, die dadurch entstehen, dass sich das Material beim Ansaugen auf enorme Temperaturen erhitzt schwarzes Loch , so hell, dass wir sie von der Erde aus erkennen können.
Das ist das normale Verhalten eines Schwarzen Lochs. Was nicht normal ist, ist, dass diese Röntgenstrahlen mit der Regelmäßigkeit eines Uhrwerks austreten, ein rätselhaftes Verhalten im Jahr 2019 gemeldet von einem supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum einer 250 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie. Alle neun Stunden, Boom – Röntgenstrahl.
Nach sorgfältiger Untersuchung identifizierte der Astronom Andrew King von der Universität Leicester im Vereinigten Königreich eine mögliche Ursache – einen toten Stern, der die Berührung mit einem Schwarzen Loch überstanden hat und auf einer neunstündigen elliptischen Umlaufbahn um ihn herum gefangen ist. Bei jedem nahen Vorbeiflug (Periastron) saugt das Schwarze Loch mehr Materie des Sterns auf.
„Dieser Weiße Zwerg ist in einer elliptischen Umlaufbahn in der Nähe des Schwarzen Lochs gefangen und umkreist alle neun Stunden.“ King erklärte bereits im April 2020.
„Bei seiner größten Annäherung, etwa dem 15-fachen Radius des Ereignishorizonts des Schwarzen Lochs, wird Gas vom Stern in eine Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch gezogen und setzt dabei Röntgenstrahlen frei, die die beiden Raumsonden registrieren.“
Das Schwarze Loch ist der Kern einer Galaxie namens GSN 069 und im Vergleich zu supermassiven Schwarzen Löchern ziemlich leicht – nur 400.000 Mal so groß wie die Masse der Sonne. Trotzdem ist es aktiv, umgeben von einer heißen Scheibe aus Akkretionsmaterial, die in das Schwarze Loch eindringt und es wachsen lässt.
Kings Modell zufolge war dieses Schwarze Loch gerade dabei, sich aktiv anzusammeln, als zufällig ein Roter Riese – das letzte Entwicklungsstadium eines sonnenähnlichen Sterns – etwas zu nahe kam.
Das Schwarze Loch befreite den Stern sofort von seinen äußeren Schichten und beschleunigte seine Entwicklung zu einem weißer Zwerg , der tote Kern, der übrig bleibt, wenn der Stern seinen Kernbrennstoff erschöpft hat (Weiße Zwerge leuchten mit Restwärme, nicht mit den Fusionsprozessen lebender Sterne).
Doch anstatt seine Reise fortzusetzen, wurde der Weiße Zwerg in der Umlaufbahn um das Schwarze Loch gefangen und speiste weiter in dieses hinein.
Basierend auf der Größe der Röntgenfackeln und unserem Verständnis der Fackeln, die durch den Massentransfer des Schwarzen Lochs erzeugt werden, und der Umlaufbahn des Sterns konnte King auch die Masse des Sterns eingrenzen. Er berechnete, dass der Weiße Zwerg etwa das 0,21-fache der Sonnenmasse hat.
Obwohl er am leichteren Ende der Skala liegt, ist das eine ziemlich normale Masse für einen Weißen Zwerg. Und wenn wir davon ausgehen, dass es sich bei dem Stern um einen Weißen Zwerg handelt, können wir – basierend auf unserem Verständnis anderer Weißer Zwerge und der Sternentwicklung – auch schließen, dass der Stern reich an Helium ist und ihm schon vor langer Zeit der Wasserstoff ausgegangen ist.
„Es ist bemerkenswert, dass man auf die Umlaufbahn, Masse und Zusammensetzung eines winzigen Sterns in 250 Millionen Lichtjahren Entfernung schließen kann.“ sagte King .
Basierend auf diesen Parametern sagte er auch voraus, dass die Umlaufbahn des Sterns leicht schwankt, wie ein Kreisel, der an Geschwindigkeit verliert. Dieses Wackeln sollte sich etwa alle zwei Tage wiederholen, und wir können es möglicherweise sogar erkennen, wenn wir das System lange genug beobachten.
Dies könnte ein Mechanismus sein, durch den Schwarze Löcher mit der Zeit immer massiver werden. Um dies zu bestätigen, müssen wir jedoch weitere solcher Systeme untersuchen, und sie sind möglicherweise nicht leicht zu erkennen.
Zum einen hat das Schwarze Loch von GSN 069 eine geringere Masse, was bedeutet, dass sich der Stern auf einer engeren Umlaufbahn bewegen kann. Um ein massereicheres Schwarzes Loch zu überleben, müsste sich ein Stern auf einer viel größeren Umlaufbahn befinden, was bedeutet, dass jede Periodizität in der Nahrungsaufnahme leichter zu übersehen wäre. Und wenn der Stern zu nahe kommen würde, würde das Schwarze Loch ihn zerstören.
Aber die Tatsache, dass eines identifiziert wurde, gibt Anlass zur Hoffnung, dass es nicht das einzige derartige System auf dem Markt ist.
„Aus astronomischer Sicht ist dieses Ereignis für unsere aktuellen Teleskope nur für kurze Zeit sichtbar – etwa 2.000 Jahre. Wenn wir also nicht das außerordentliche Glück hatten, dieses Ereignis zu beobachten, gibt es möglicherweise noch viele andere, die wir anderswo im Universum übersehen.“ sagte King .
Was die Zukunft des Sterns angeht: Wenn sich sonst nichts ändert, wird der Stern dort bleiben, wo er ist, das Schwarze Loch umkreisen und sich über Milliarden von Jahren langsam ablösen. Dies wird dazu führen, dass er an Größe zunimmt und an Dichte abnimmt – Weiße Zwerge sind nur wenig größer als die Erde –, bis er nur noch eine Planetenmasse hat und sich vielleicht schließlich sogar in einen Gasriesen verwandelt.
„Es wird sich sehr anstrengen zu entkommen, aber es gibt kein Entrinnen“ sagte King . „Das Schwarze Loch wird es immer langsamer fressen, aber niemals aufhören.“
Die Forschung wurde im veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society .
Eine Version dieses Artikels wurde erstmals im April 2020 veröffentlicht.