Schlagwort: Schwarzes Loch

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IXPE erforscht einen Strahl aus einem Schwarzen Loch

Ein weißer wirbelnder Strahl steigt auf und endet in einer gelb-orange-roten Scheibe, die um ein Schwarzes Loch rotiert.

Illustrationscredit: NASA, Pablo Garcia

Wie erzeugen Schwarze Löcher Röntgenstrahlung? Diese Frage stellt man sich seit Langem. Kürzlich kam man der Antwort durch Daten des NASA-Satelliten IXPE erheblich näher. Röntgenstrahlen können nicht aus einem Schwarzen Loch austreten. Sie können aber in der energetischen Umgebung in der Nähe entstehen, vor allem durch einen Strahl von Teilchen, die sich nach außen bewegen.

Die Galaxie BL Lac ist ein Blazar. Als man das Röntgenlicht in der Nähe des sehr massereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie BL Lac beobachtete, stellte man fest, dass diese Röntgenstrahlen keine eindeutige Polarisation aufweisen. Das ist zu erwarten, wenn sie eher von energiereichen Elektronen als von Protonen erzeugt werden.

Die künstlerische Illustration zeigt einen starken Strahl. Er geht von einer orangefarbenen Akkretionsscheibe aus, die das Schwarze Loch umkreist. Wenn man hochenergetische Prozesse im Universum besser versteht, hilft uns das, ähnliche Prozesse auf unserer Erde oder oder in ihrer Nähe zu verstehen.

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Die doppelt gekrümmte Welt binärer Schwarzer Löcher

Quelle der wissenschaftlichen Visualisierung: NASA, GSFC, Jeremy Schnittman und Brian P. Powell; Text: Francis J. Reddy

Wenn ein Schwarzes Loch seltsam aussieht, wie seltsam sind dann erst zwei? HIer kreist ein Paar supermassereicher Schwarzer Löcher umeinander. Die detaillierte Computeranimation zeigt, wie sich Lichtstrahlen aus ihren Akkretionsscheiben ihren Weg durch die gekrümmte Raumzeit bahnen, die von extremer Gravitation erzeugt wird.

Die simulierten Akkretionsscheiben sind in Falschfarben dargestellt. Rot für die Scheibe um ein Schwarzes Loch mit 200 Millionen Sonnenmassen, Blau für die Scheibe um ein Schwarzes Loch mit 100 Millionen Sonnenmassen. Bei diesen Massen würden allerdings beide Akkretionsscheiben das meiste Licht im Ultraviolett abstrahlen.

Das Video zeigt uns jedes der Schwarzen Löcher gleichzeitig von beiden Seiten. Rotes bzw. blaues Licht von beiden Schwarzen Löchern ist im innersten Ring zu sehen. Dieser Ring wird Photonensphäre genannt. Er liegt nahe an den Ereignishorizonten.

In den vergangenen zehn Jahren entdeckte man Gravitationswellen von kollidierenden Schwarzen Löchern. Doch das Verschmelzen supermassereicher Schwarzer Löcher konnte bisher noch nicht nachgewiesen werden.

Bei der NASA ist Woche der Schwarzen Löcher!

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Aufwirbeln eines sehr massereichen Schwarzen Lochs

Eine Akkretionsscheibe um ein Schwarzes Loch wirbelt schräg im Bild. Nach links oben steigt ein wirbelnder blauer, transparenter Strahl auf. Mitten in der Akkretionsscheibe ist eine schwarze Kugel.

Illustrationscredit: Robert Hurt, NASA/JPL-Caltech

Wie schnell kann ein Schwarzes Loch rotieren? Wenn ein Objekt aus normaler Materie zu schnell rotiert, zerbricht es. Doch ein Schwarzes Loch kann vielleicht gar nicht brechen. Und seine maximale Rotationsgeschwindigkeit ist tatsächlich unbekannt. Für gewöhnlich werden schnell rotierende Schwarze Löcher mit der Kerr-Lösung zu Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie modelliert. Das führt zu mehreren erstaunlichen, ungewöhnlichen Vorhersagen.

Eine Prognose sollte man relativ einfach überprüfen können: Man beobachtet dazu aus großer Entfernung, wie Materie in ein Schwarzes Loch fällt, das mit maximaler Geschwindigkeit rotiert. Die Materie sollte man zuletzt sehen, wenn sie fast mit Lichtgeschwindigkeit um das Schwarze Loch kreist.

Diese Vorhersage wurde mit den Satelliten NuSTAR der NASA und XMM der ESA geprüft. Sie beobachteten das sehr massereiche Schwarze Loch im Zentrum der Spiralgalaxie NGC 1365. Die Grenze nahe der Lichtgeschwindigkeit wurde bestätigt. Dazu wurden die Aufheizung und die Spektrallinien-Verbreiterung von Kernemissionen am inneren Rand der Akkretionsscheibe gemessen.

Die künstlerische Illustration zeigt eine Akkretionsscheibe aus normaler Materie. Sie wirbelt um ein Schwarzes Loch. Oben strömt ein Strahl aus. Materie, die zufällig in ein Schwarzes Loch fällt, sollte dieses nicht so stark beschleunigen. Daher bestätigen die Messungen von NuSTAR und XMM auch die Existenz der umgebenden Akkretionsscheibe.

Bei der NASA ist Woche der Schwarzen Löcher!

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Die Hüllen und Strahlen der Galaxie Centaurus A

Mitten im Bild ist eine Galaxie zu sehen. Um sie herum sind blasse Hüllen angeordnet. Rechts unten strömt ein roter Strahl aus der Galaxie.

Bildcredit: Rolf Olsen

Was ist die erdnächste aktive Galaxie? Das wäre Centaurus A. Sie ist als NGC 5128 katalogisiert und nur 12 Millionen Lichtjahre entfernt.

Centaurus A entstand durch die Kollision zweier ansonsten normaler Galaxien. Die Galaxie zeigt mehrere markante Merkmale, darunter eine dunkle Staubspur in der Mitte, äußere Schalen von Sternen und Gas sowie Partikelstrahlen, die von einem sehr massereichen Schwarzen Loch im Zentrum ausströmen.

Dieses Bild zeigt all diese Merkmale in einer Kompositserie aus Bildern in sichtbarem Licht. Sie wurden in den letzten 10 Jahren in über 310 Stunden mit einem selbst gebauten Teleskop in Auckland, Neuseeland, aufgenommen. Die Helligkeit des Zentrums von Cen A, deren Strahlung von energiearmen Radiowellen bis zu hochenergetischen Gammastrahlen reicht, unterstreicht die Bezeichnung als aktive Galaxie.

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Die Reise zum Mittelpunkt der Galaxis

Videocredit: ESO/MPE/Nick Risinger (skysurvey.org)/VISTA/J. Emerson/Digitized Sky Survey 2

Welche Wunder liegen im Zentrum unserer Galaxis? In Jules Vernes Science-Fiction-Klassiker „Die Reise zum Mittelpunkt der Erde“ begegnen Professor Liedenbrock und seine Forscherkollegen vielen seltsamen und aufregenden Wundern.

Astronomen* kennen bereits einige der bizarren Objekte, die sich in unserem galaktischen Zentrum befinden. Dazu zählen riesige kosmische Staubwolken, helle Sternhaufen, wirbelnde Gasringe und sogar ein supermassereiches schwarzes Loch. Ein großer Teil des galaktischen Zentrums ist durch den dazwischenliegenden Staub und das Gas vor unserem Blick auf das sichtbare Licht abgeschirmt. Das kann jedoch mit anderen Formen der elektromagnetischen Strahlung erkundet werden.

Dieses Video ist ein digitaler Zoom in das Zentrum der Milchstraße. Es beginnt mit sichtbaren Lichtbildern aus dem Digitized Sky Survey. Im weiteren Verlauf des Films wechselt das sichtbare Licht zu Infrarot, das durch Staub dringt. Dabei werden Gaswolken sichtbar, von denen 2013 entdeckt wurde, dass sie zum zentralen Schwarzen Loch fallen.

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Webb zeigt die Balkenspiralgalaxie NGC 1365

Vor dunklem Hintergrund sind in hellen nahezu weißen Farbtönen der zentrale Balken der Galaxie und die Spiralarme zu erkennen. Diese sind mit rötliche leuchtenden Flecken gesprenkelt. Im Zentrum der Galaxie leuchtet es hell rot. Ein Klick auf das Bild lädt die höchstaufgelöste verfügbare Version.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, Janice Lee (NOIRLab) – Bearbeitung: Alyssa Pagan (STScI)

NGC 1365 ist die Katalogbezeichnung einer riesigen Balkenspiralgalaxie. Sie befindet sich nur 56 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Chemischer Ofen am Südhimmel. Ihr Durchmesser beträgt rund 200.000 Lichtjahre. Das ist doppelt so groß wie unsere Milchstraße, die ebenfalls eine Balkenspiralgalaxie ist.

Dieses scharfe Bild zeigt faszinierende Details dieser prächtigen Spirale im Infraroten. Das James-Webb-Weltraumteleskop hat es mit seinem Instrument für das mittlere Infrarot (MIRI) aufgenommen. Das Bildfeld umfasst etwa 60.000 Lichtjahre von NGC 1365 mit dem Kern der Galaxie und hellen, kürzlich entstandenen Sternhaufen. Junge Sterne entlang der Spiralarme erzeugen das verzweigte Netzwerk aus Staubfäden und Blasen. Die Arme entspringen vom zentralen Balken der Galaxie.

Astronom*innen zufolge ist die Schwerkraft des Balkens von NGC 1365 entscheidend für die Entwicklung der Galaxie. Sie leitet vermutlich Gas und Staub in einen Wirbel, in dem Sterne entstehen. Letztendlich speist sie Materie in das zentrale, extrem massereiche Schwarze Loch der aktiven Galaxie.

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Die Spiralgalaxie M106 mit seltsamem Zentrum

Hinter dünn verteilten Sternen schwebt eine verzerrte Spiralgalaxie. Ihre blauen Spiralarme sind unregelmäßig, vor dem gelblichen Kern schweben magentafarbene Sternbildungsgebiete.

Bildcredit und Bildrechte: Ali Al Obaidly

Was passiert im Zentrum der Spiralgalaxie M106?

M106 ist eine wirbelnde Scheibe aus Sternen und Gas. Das Erscheinungsbild wird von blauen Spiralarmen und roten Staubspuren in der Nähe des Kerns geprägt, wie dieses Bild aus der kuwaitischen Wüste zeigt.

Der Kern von M106 leuchtet hell in Radiowellen und Röntgenstrahlen. Dort wurden Zwillingsjets gefunden, die über die ganze Länge der Galaxie reichen. Das ungewöhnliche Leuchten im Zentrum macht M106 zu einem der nächstgelegenen Beispiele für die Seyfert-Galaxienklasse. Bei diesen Galaxien vermutet man, dass riesige Mengen an leuchtendem Gas in ein zentrales massereiches Schwarzes Loch fallen.

M106 ist auch als NGC 4258 bekannt. Sie befindet sich in einer relativ geringen Entfernung von nur 23,5 Millionen Lichtjahren. Sie ist 60.000 Lichtjahre groß. Man sieht sie mit einem kleinen Teleskop im Sternbild Jagdhunde (Canes Venatici).

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Porphyrion: Der längste bekannte Strahl eines Schwarzen Lochs

Animationscredit: Labor für Wissenschaftskommunikation für Martijn Oei et al., Caltech

Wie weit kann der Strahlstrom eines Schwarzen Lochs reichen? Kürzlich wurde ein 23 Millionen Lichtjahre langes Strahlenpaar entdeckt. Seine Länge ist ein neuer Rekord. Es strömt aus einem Schwarzen Loch, das vor Milliarden Jahren aktiv war. Die beeindruckenden Strahlen wurden nach dem Riesen Porphyrion aus der griechischen Mythologie benannt.

Das Schwarze Loch, aus dem die eindrucksvollen Strahlen strömen, gehört zu einer Art, die normalerweise keine langen Strahlen erzeugt. Es ist keines, das Strahlung aus einfallendem Gas erzeugt. Das animierte Video zeigt, wie es vielleicht aussieht, wenn man um dieses mächtige System mit dem Schwarzen Loch kreist. Porphyrion ist als schneller Strom energiereicher Teilchen dargestellt. Die hellen Stellen zeigen, wo die Teilchen auf Gas in der Umgebung treffen.

Die Entdeckung gelang mithilfe von Daten der optischen Observatorien Keck und Mayall (DESI) sowie mit den Radioteleskopen LOFAR und dem Giant Metrewave Radio Telescope (dem Riesigen Meterwellen-Radioteleskop). Die Existenz des Strahls zeigt, dass Schwarze Löcher nicht nur ihre Heimatgalaxien beeinflussen. Sie können weit ins umgebende Universum hinaus reichen.

Himmlische Überraschung: Welches Bild zeigte APOD zum Geburtstag? (ab 1995, deutsch ab 2007)

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