Schlagwort: Akkretionsscheibe

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Visualisierung: Schwarzes Loch mit Akkumulationsscheibe


Visualisierungscredit: Goddard-Raumfahrtzentrum der NASA, Jeremy Schnittman

Beschreibung: Wie sieht es aus, wenn man ein schwarzes Loch umkreist? Wenn das schwarze Loch von einer wirbelnden Scheibe aus leuchtendem Gas, das sich ansammelt, umgeben ist, lenkt die gewaltige Gravitation des schwarzen Lochs das Licht ab, das die Scheibe ausstrahlt. Dadurch sieht sie sehr ungewöhnlich aus. Diese Videoanimation visualisiert das.

Das Video beginnt mit der Beobachterin, die von knapp über der Ebene der Akkretionsscheibe auf das schwarzen Lochs blickt. Um das zentrale schwarze Loch herum verläuft ein dünnes, rundes Bild der umgebenden Scheibe, es markiert die Position der Photonensphäre – in deren Inneren der Ereignishorizont des schwarzen Lochs liegt.

Teile des großen Hauptbildes der Scheibe auf der linken Seite erscheinen heller, während sie sich auf euch zubewegen. Während das Video weiterläuft, fliegt ihr über das schwarze Loch und schaut von oben hinunter. Dann durchquert ihr die Scheibenebene am anderen Ende und kommt zum ursprünglichen Aussichtspunkt zurück. Die Akkretionsscheibe erzeugt einige interessante Bildumkehrungen, doch sie wirkt niemals flach.

Visualisierungen wie diese sind heute besonders interessant, weil das Event Horizon Telescope schwarze Löcher so detailreich wie nie zuvor abbildet.

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Ein schwarzes Loch zerstört einen vorbeiziehenden Stern

Wenn ein Stern einem Schwarzen Loch zu nahe kommt, können ihn die Gezeitenkräfte auseinanderreißen; Ein Klick auf das Bild lädt die höchstaufgelöste verfügbare Version.

Bildcredit: NASA, JPL-Caltech

Beschreibung: Was geschieht mit einem Stern, der in die Nähe eines Schwarzen Lochs gelangt? Wenn der Stern ein massereiches Schwarzes Loch direkt trifft, fällt er als Ganzes hinein – und alles verschwindet.

Viel wahrscheinlicher ist jedoch, dass der Stern nahe genug an das Schwarze Loch herankommt, dass dessen Gravitation die äußeren Schichten des Sterns abzieht oder den Stern auseinanderreißt. Dann fällt ein Großteil vom Gas des Sterns nicht in das Schwarze Loch. Solche Ereignisse stellarer Gezeitenzerstörung können so hell wie eine Supernova sein, und ein immer größerer Teil dieser Ereignisse wird durch automatisierte Himmelsdurchmusterungen entdeckt.

Auf dieser künstlerischen Darstellung hat ein Stern gerade ein massereiches Schwarzes Loch passiert und verliert Gas, das im Orbit zurückbleibt. Der innere Rand einer Scheibe aus Gas und Staub, die das Schwarze Loch umgibt, wird von dem Zerstörungsereignis aufgeheizt und könnte nach dem Verschwinden des Sterns noch lange Zeit nachleuchten.

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Animation: Spiralscheibe um ein schwarzes Loch


Bildcredit: ESA, NASA, Hubble, M. Kornmesser

Beschreibung: Was sieht man, wenn man ein Schwarzes Loch umkreist? Viele Schwarze Löcher sind von wirbelnden Gasansammlungen umgeben, die als Akkretionsscheiben bezeichnet werden. Diese Scheiben können extrem heiß sein, und ein großer Teil des umkreisenden Gases fällt irgendwann durch den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs – von wo es nie wieder auftaucht.

Diese Animation ist eine künstlerische Darstellung der seltsamen Scheibe, die spiralförmig um das sehr massereiche Schwarze Loch im Zentrum der Spiralgalaxie NGC 3147 wirbelt. Gas am inneren Rand dieser Scheibe kommt dem Schwarzen Loch so nahe, dass es sich ungewöhnlich schnell bewegt – mit 10 Prozent der Lichtgeschwindigkeit. So schnelles Gas leuchtet relativistisch – dadurch erscheint die Seite der Scheibe, die sich auf uns zubewegt, deutlich heller als die Seite, die sich von uns entfernt. Diese Animation basiert auf Bildern von NGC 3147, die kürzlich mit dem Weltraumteleskop Hubble gemacht wurden.

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Duale Teilchenströme in Herbig-Haro 24

Hinter einem dicken Staubwulst ist ein Protostern verborgen. Doch zwei Strahlen, die er in entgegengesetzte Richtungen in seiner Rotationsachse ausstößt, verraten ihn. Die Ströme erinnern an ein Laserschwert mit zwei Strahlen.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble-Vermächtnis (STScI/AURA)/Hubble-Europe-Kollaboration; Danksagung: D. Padgett (NASA’s GSFC), T. Megeath (U. Toledo), B. Reipurth (U. Hawaii)

Diese beiden kosmischen Strahlen erinnern an ein Lichtschwert mit Doppelklinge. Doch sie strömen aus einem neu entstandenen Stern in einer Galaxie in unserer Nähe. Die faszinierende Szene entstand aus Bilddaten des Weltraumteleskops Hubble. Sie zeigt einen Ausschnitt des Objekts Herbig-Haro 24 (HH 24), der ungefähr ein halbes Lichtjahr lang ist. HH 24 ist etwa 1300 Lichtjahre entfernt und liegt im Orion-B-Molekülwolkenkomplex, in dem Sterne entstehen.

Den zentralen Protostern in HH 24 sehen wir nicht direkt. Er ist von kaltem Staub und Gas in einer flachen, rotierenden Akkretionsscheibe umgeben. Wenn Materie aus der Scheibe auf das junge stellare Objekt fällt, wird sie aufgeheizt. Die schmalen, energiereichen Strahlen werden in der Rotationsachse des Systems ausgestoßen und liegen einander gegenüber. Sie dringen durch die interstellare Materie in der Region. Dabei bilden sie eine Serie leuchtender Stoßfronten.

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N6946-BH1: Der Fall eines fehlenden Sterns

Das Bild ist zweigeteilt. Links im älteren Bild ist ein heller Stern erkennbar, der im rechten, neueren Bildteil verschwunden ist. Die Stelle ist jeweils mit einem blauen Kreis markiert.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble, C. Kochanek (OSU)

Was passiert mit dem Riesenstern N6946-BH1? Vor ein paar Jahren war er da. Hubble fotografierte ihn. Nun ist dort nur noch ein blasses Leuchten. Noch seltsamer ist, dass es keine helle Supernova gab, obwohl der Stern einige Monate lang deutlich heller wurde.

N6946-BH1 enthält etwa 25 Sonnenmassen. Die führende Theorie besagt, dass die starke Gravitation bei seinem finalen stürmischen Kampf den Großteil des Sterns zusammenhielt. Danach versank ein Großteil des Sterns in einem hausgemachten Schwarzen Loch. Falls dem so ist, entstand wohl aus allem, was außerhalb des Schwarzen Lochs übrig blieb, eine Akkretionsscheibe. Sie strahlt vergleichsweise blasses Infrarotlicht ab und wirbelt herum, ehe sie hineinfällt.

Falls sich diese finale Entwicklung am Ende bei anderen Sternen bestätigt, wäre das ein direkter Hinweis, dass ein sehr massereicher Stern seine Existenz eher mit einem Wimmern als mit einem Knall beendet.

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Ein Schwarzes Loch mit Strahl wächst

Ein wirbelnder Strudel aus ominösen Wolken leuchtet in der Mitte schwach rötlich. Von dort strömt ein schmaler Strahl heraus. Das Bild ist eine Illustration.

Illustrationscredit: NASA, Swift, Aurore Simonnet (Sonoma State U.)

Was passiert, wenn ein Schwarzes Loch einen Stern verschlingt? Viele Details sind noch unbekannt. Doch neue Beobachtungen liefern neue Hinweise. 2014 beobachteten die Roboterteleskope des Projekts ASAS-SN auf der Erde eine mächtige Explosion. ASAS-SN ist die automatisierte Suche am ganzen Himmel nach Supernovae.

Diese Explosion wurde mit den Instrumenten des NASA-Satelliten Swift im Erdorbit weiter verfolgt. Aus den Emissionen, die man beobachtete, wurden Computermodelle erstellt. Sie passen zu einem Stern, der von einem fernen Schwarzen Loch, das viel Masse enthält, auseinander gerissen wird. Diese künstlerische Darstellung zeigt das mögliche Ergebnis so einer Kollision.

Das Schwarze Loch ist der winzige schwarze Punkt in der Mitte. Wenn Materie ins Loch fällt, kollidiert sie mit anderer Materie und erhitzt sich. Eine Akkretionsscheibe aus heißer Materie umgibt das Schwarze Loch. Sie war einst der Stern. Aus der Rotationsachse des Schwarzen Lochs strömt ein Strahl.

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Reflexionen auf vdB 31

Rechts im Bild leuchtet ein blauer Nebelschleier um einen hellen Stern, vor dem restlichen Sternenhintergrund ist ein Dunkelnebel erkennbar.

Bildcredit und Bildrechte: Adam Block, Mt. Lemmon SkyCenter, U. Arizona

Der schöne blaue Nebel vdB 31 ist das 31. Objekt in Sidney van den Berghs Katalog der Reflexionsnebel aus dem Jahr 1966. Er reitet hoch oben im Sternbild Fuhrmann und teilt dieses gut komponierte himmlische Stillleben mit dunklen, undurchsichtigen Wolken. Diese sind in Edward E. Barnards Katalog dunkler Markierungen am Himmel aus dem Jahr 1919 erfasst.

Sie alle sind interstellare Staubwolken. Im Fall von Barnards Dunkelnebeln verdecken sie das Licht von Sternen im Hintergrund. In vdB 31 reflektiert der Staub vorwiegend das bläuliche Sternenlicht des heißen veränderlichen Sterns AB Aurigae, der in den Nebel eingebettet ist.

Als man die Umgebung von AB Aurigae mit dem Weltraumteleskop Hubble erforschte, zeigte sich, dass der einige Millionen Jahre junge Stern von einer flachen Staubscheibe umgeben ist. Es gibt Hinweise, dass dort ein Planetensystem entsteht. AB Aurigae ist ungefähr 470 Lichtjahre entfernt. In dieser Distanz wäre diese kosmische Leinwand etwa vier Lichtjahre breit.

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ALMA zeigt, wie ein Dreifachstern entsteht

Mitten im Bild schwebt eine stark verschwommene orangefarbene Scheibe mit Spiralstruktur. Sie enthält mehrere helle Flecken, vermutlich sind das Protosterne.

Bildcredit und Bildrechte: Bill Saxton, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NRAO/AUI/NSF; Publikation: John Tobin (Univ. Oklahoma/Leiden) et al.

Hier entsteht ein Dreifachsternsystem. Es ist etwa 750 Lichtjahre entfernt und liegt in der Perseus-Molekülwolke. Noch ist es in eine staubhaltige Scheibe gehüllt. Die extreme Nahaufnahme entstand in Millimeter-Wellenlängen mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile. Sie zeigt zwei Protosterne, die ungefähr 61 AE voneinander entfernt sind. 1 AE ist eine Astronomische Einheit, das ist die Entfernung zwischen Erde und Sonne. Ein dritter Protostern ist ungefähr 183 AE vom zentralen Protostern entfernt.

Das Bild von ALMA zeigt auch eine deutliche Spiralstruktur. Das lässt vermuten, dass in der Scheibe mehrere protostellare Objekte entstanden sind, indem die Scheibe instabil und fragmentiert wurde. Das System ist als L1448 IRS3B katalogisiert. Sternforschende schätzen, dass es weniger als 150.000 Jahre alt ist. Die Szene der Sternbildung wurde in einer frühen Phase abgebildet. Sie ist wahrscheinlich nicht ungewöhnlich, weil fast die Hälfte aller sonnenähnlichen Sterne mindestens einen Begleiter hat.

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