Arp 299: Schwarze Löcher in kollidierenden Galaxien

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Bildcredit: NASA, JPL-Caltech, GSFC, Hubble, NuSTAR

Beschreibung: Spuckt nur ein schwarzes Loch energiereiche Strahlung – oder zwei? Um das herauszufinden, richteten Astronomen das NASA-Teleskop NuSTAR im Erdorbit auf die rätselhaften kollidierenden Galaxien Arp 299, welche die Strahlung ausstoßen. Die beiden Galaxien von Arp 299 sind für Millionen Jahre in einem Gravitationskampf gefangen, während ihre zentralen Schwarzen Löcher bald selbst kämpfen werden.

Dieses hoch aufgelöste Bild in sichtbarem Licht wurde von Hubble fotografiert. Das darübergelegte diffuse Röntgenleuchten wurde von NuSTAR abgebildet und ist in Falschfarbenrot, -grün und -blau dargestellt. Die NuSTAR-Beobachtungen zeigen bei nur einem der zentralen Schwarzen Löcher, wie es sich durch eine Region aus Gas und Staub kämpft und dabei Materie absorbiert und Röntgenlicht abstrahlt. Die energiereiche Strahlung stammt nur vom rechten Galaxienzentrum und entsteht sicherlich in der Nähe – jedoch außerhalb – des Ereignishorizonts des zentralen Schwarzen Loches. In Milliarden Jahren bleibt nur eine Galaxienkomponente übrig und nur ein zentrales massereiches Schwarzes Loch. Bald danach stürzt sich jedoch eine andere Galaxie ins Getümmel.

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NuSTAR zeigt die Sonne in Röntgenlicht

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Bildcredit: NuSTAR, SDO, NASA

Beschreibung: Warum sind Bereiche über Sonnenflecken so heiß? Sonnenflecken sind ein bisschen kühler als die umgebende Sonnenoberfläche, weil die sie erzeugenden Magnetfelder das Aufheizen durch Konvektion verringern. Daher ist es ungewöhnlich, dass Regionen oberhalb – in der Sonnenkorona sogar viel höher oben – Hunderte Male heißer sein können. Um die Ursache zu finden, lenkte die NASA den Satelliten Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) so, dass sein sehr empfindliches Röntgenteleskop auf die Sonne gerichtet war. Oben ist die Sonne in Ultraviolettlicht zu sehen. In roten Farbtönen ist eine Aufnahme des erdumkreisenden Solar Dynamics Observatory (SDO) abgebildet. Die Sonnenflecken sind mit Emissionen in Falschfarben-Grün und -Blau überlagert, die von NuSTAR in anderen Hochenergie-Röntgenfrequenzbereichen gemessen wurden, welche Regionen mit extrem hoher Temperatur zeigen. Hinweise auf den Mechanismus, der die Sonnenatmosphäre aufheizt, kommen wohl nicht nur von diesem Erstbild. Künftige NuSTAR-Bilder sollen vermutete Nano-Eruptionen finden – kurze Energieausbrüche, welche die ungewöhnliche Aufheizung steuern könnten.

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Rotationsbeschleunigung eines massereichen Schwarzen Lochs

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Illustrations-Credit: Robert Hurt, NASA/JPL-Caltech

Beschreibung: Wie schnell kann sich ein Schwarzes Loch drehen? Wenn sich ein Objekt aus normaler Materie zu schnell dreht, bricht es auseinander. Doch ein Schwarzes Loch sollte nicht auseinanderbrechen können – und seine maximale Rotationsgeschwindigkeit ist tatsächlich nicht bekannt. Theoretiker modellieren schnell rotierende Schwarze Löcher üblicherweise mit der Kerr-Metrik zu Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie, die mehrere überraschende und ungewöhnliche Dinge vorhersagt. Seine vielleicht am einfachsten nachprüfbare Prognose ist jedoch, dass Materie, die in ein mit maximaler Geschwindigkeit rotierendes Schwarzes Loch fällt, zuletzt zuletzt sichtbar sein sollte, wenn sie dieses annähernd mit Lichtgeschwindigkeit umkreist, wie man aus großer Entfernung beobachten kann. Diese Prognose wurde kürzlich von den Statelliten NuSTAR der NASA und XMM der ESA getestet, und zwar durch Beobachtung des sehr massereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der Spiralgalaxie NGC 1365. Die Grenze nahe der Lichtgeschwindigkeit wurde bestätigt, indem man die Aufheizung und die Verbreiterung der Spektrallinien von Kernemissionen nahe dem inneren Rand der umgebenden Akkretionsscheibe vermaß. Oben zeigt eine künstlerische Illustration eine Akkretionsscheibe aus normaler Materie, die um ein Schwarzes Loch wirbelt, mit einem Strahl, der aus der Oberseite strömt. Da Materie, die zufällig in das Schwarze Loch fällt, die Rotation eines Schwarzen Lochs nicht so stark beschleunigen sollte, bestätigen die Messungen von NuSTAR und XMM auch die Existenz der umgebenden Akkretionsscheibe.

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