Schlagwort: Schwarzes Loch

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M15: Dichter Kugelsternhaufen

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Bildcredit und Bildrechte: Bernhard Hubl (CEDIC)

Beschreibung: Messier 15 ist ein unermessliches Gewimmel von mehr als 100.000 Sternen. Er ist ein 13 Milliarden Jahre altes Relikt der frühen Entstehungsjahre unserer Galaxis und einer von ungefähr 170 Kugelsternhaufen, die immer noch im Halo unserer Milchstraße wandern.

M15 liegt in der Mitte in dieser scharfen Teleskopansicht, er ist ungefähr 35.000 Lichtjahre entfernt und steht im Sternbild Pegasus, weit hinter den gezackten Vordergrundsternen. Sein Durchmesser beträgt zirka 200 Lichtjahre. Doch mehr als die Hälfte seiner Sterne sind in einem Raum von 10 Lichtjahre gedrängt, somit herrscht dort eine der höchsten Sterndichten, die wir kennen. Mit Hubble durchgeführte Messungen der zunehmenden Geschwindigkeiten der Zentralsterne von M15 sind ein Hinweis, dass ein massereiches Schwarzes Loch im Zentrum des dichten Kugelsternhaufens M15 haust.

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Trapezium: Im Zentrum Orions

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Bildcredit: Daten: Hubble Legacy Archive, Bearbeitung: Robert Gendler

Beschreibung: Nahe der Mitte dieses scharfen kosmischen Porträts, im Zentrum des Orionnebels, befinden sich vier heiße, massereiche Sterne, die als Trapez bekannt sind. Sie sind in einem Gebiet mit einem Radius von etwa 1,5 Lichtjahren versammelt und dominieren den Kern des dichten Orionnebel-Sternhaufens. Ultraviolette ionisierende Strahlung der Trapezsterne, die hauptsächlich vom hellsten Stern Theta-1 Orionis C stammt, liefert die Energie für das gesamte sichtbare Leuchten der komplexen Sternbildungsregion.

Der Orionnebelhaufen ist etwa drei Millionen Jahre alt und war in seinen jüngeren Jahren sogar noch kompakter. Eine aktuelle dynamische Analyse zeigt, dass unkontrollierte Sternkollisionen in früherer Zeit ein Schwarzes Loch mit mehr als 100 Sonnenmassen gebildet haben könnten. Die Anwesenheit eines Schwarzen Lochs im Haufen könnte die beobachteten hohen Geschwindigkeiten der Trapezsterne erklären. Da der Orionnebel etwa 1500 Lichtjahre von uns entfernt ist, wäre es vom Planeten Erde aus gesehen das nächstgelegene Schwarze Loch.

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Die Reise zum Mittelpunkt der Galaxis


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

Beschreibung: Welche Wunder liegen im Zentrum unserer Galaxis? Im Science-Fiction-Klassiker „Reise zum Mittelpunkt der Erde“ von Jules Verne finden Professor Liedenbrock und seine Begleiter viele seltsame, aufregende Wunder.

Astronomen kennen bereits einige seltsame Objekte im Zentrum unserer Galaxis, darunter gewaltige kosmische Staubwolken, helle Sternhaufen, wirbelnde Ringe aus Gas und sogar ein extrem massereiches Schwarzes Loch. Ein Großteil des galaktischen Zentrums ist im sichtbaren Licht durch dazwischen liegenden Staub und Gas vor unserer Sicht verborgen, doch man kann in anderen Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung forschen.

Dieses Video ist eigentlich eine digitale Sondierung des Zentrums der Milchstraße, die mit Bildern der Digitisierten Himmelsdurchmusterung im sichtbaren Licht beginnt. Im weiteren Verlauf des Films verschiebt sich das gezeigte Licht zum Staub durchdringenden Infrarot und zeigt Gaswolken, von denen man 2013 herausfand, dass sie in das zentrale Schwarze Loch stürzen.

Im Mai 2018 zeigten Beobachtungen eines Sterns, der nahe am zentralen Schwarzen Loch in der Milchstraße vorbeizog, zum allerersten Mal eine Gravitationsrotverschiebung im Licht des Sterns – was laut Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie zu erwarten war.

Höhepunkte: Aktuelle totale Mondfinsternis

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Neutrino trifft zeitgleich mit fernem Blazarstrahl ein

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Illustrationscredit: DESY, Labor für Wissenschaftskommunikation

Beschreibung: Mit Geräten, die unter dem Südpol der Erde tief im Eis eingefroren sind, hat die Menschheit anscheinend ein Neutrino aus dem fernen Universum entdeckt. Falls das bestätigt wird, markiert es den ersten eindeutigen Nachweis kosmologisch weit entfernter Neutrinos und den Beginn eines beobachteten Zusammenhangs zwischen energiereichen Neutrinos und kosmischer Strahlung, die durch mächtige Ströme aus aufflackernden Quasaren (Blazare) erzeugt werden.

Nachdem der antarktische IceCube-Detektor im September 2017 ein energiereiches Neutrino gemessen hatte, begannen viele der weltweit größten Observatorien mit der Suche nach seinem Gegenstück im sichtbaren Licht. Und sie fanden es. Ein solches Gegenstück wurde unter anderem vom Weltraumobservatorium Fermi der NASA ermittelt, welches herausfand, dass der Gammastrahlenblazar TXS 0506+056 in der richtigen Richtung stand und die Gammastrahlen eines Blitzes fast exakt zeitgleich mit dem Neutrino eintrafen. Obwohl diese und weitere Übereinstimmungen von Position und Zeit statistisch stark sind, warten Astronomen weitere ähnliche Zusammenhänge zwischen Neutrinos und Blazar-Licht, um ganz sicher zu gehen.

Diese künstlerische Darstellung zeigt einen Teilchenstrahl, der von einem Schwarzen Loch im Zentrum eines Blazars ausströmt.

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Centaurus A

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Bildcredit und Bildrechte: CEDIC-Team am Chilescope, Bearbeitung – Bernhard Hubl

Beschreibung: Centaurus A ist nur 11 Millionen Lichtjahre entfernt und somit vom Planeten Erde aus gesehen die nächstgelegene aktive Galaxie. Diese scharfe Teleskopansicht zeigt die ungewöhnliche elliptische Galaxie, diese ist auch als NGC 5128 bekannt und umfasst mehr als 60.000 Lichtjahre.

Centaurus A ist offensichtlich das Ergebnis einer Kollision zweier normaler Galaxien, was zu einem fantastischen Durcheinander aus Sternhaufen und imposanten Staubbahnen führte. Nahe dem Galaxienzentrum werden ständig übrig gebliebene kosmische Trümmer von einem zentralen Schwarzen Loch mit Milliarden Sonnenmassen vernichtet. Wie in anderen aktiven Galaxien erzeugt dieser Prozess wahrscheinlich die Radio-, Röntgen- und Gammastrahlenenergie, die von Centaurus A abgestrahlt wird.

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Viele Singularitäten im Galaktischen Zentrum

Ein lila Nebel mit heller Mitte schimmert vor dunklem Grund. Viele kleine Lichtquellen sind mit roten und gelben Kreisen markiert. Die roten Kreise zeigen Doppelsysteme mit einem Schwarzen Loch. In der Mitte ist das Zentrum der Milchstraße, es ist mit Sgr A* beschriftet.

Bildcredit: NASA/CXC / Columbia Univ./ C. Hailey et al.

Kürzlich ergab eine informelle Studie, dass Astronomys noch keinen guten Sammelbegriff für Gruppen Schwarzer Löcher haben. Doch wir brauchen einen.

Das Bild stammt vom Röntgenteleskop Chandra. Die roten Kreise markieren eine Gruppe aus einem Dutzend Schwarzer Löcher in Doppelsternsystemen. Sie besitzen etwa 5 bis 30 Sonnenmassen und schwärmen ungefähr 3 Lichtjahre entfernt um das Zentrum der Milchstraße. Diese enthält ein sehr massereiches Schwarzes Loch. Es hat die Bezeichnung Sagittarius A* (Sgr A*). Die gelb eingekreisten Röntgenquellen sind wahrscheinlich Neutronensterne oder weiße Zwergsterne in Doppelsystemen mit weniger Masse.

Einzelne Schwarze Löcher sind unsichtbar. Doch in Doppelsystemen ziehen sie Materie von einem normalen Begleitstern ab. Dabei entsteht Röntgenstrahlung. Beim galaktischen Zentrum erkennt man Schwarze Löcher nur als punktförmige Röntgenquellen. Chandra kann nur die helleren dieser Doppelsysteme erkennen. Das ist ein Hinweis, dass es dort Hunderte schwächerer Doppelsysteme mit Schwarzen Löchern geben muss, die man aber noch nicht entdeckt hat.

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Unerwartete Röntgenstrahlen vom Perseus-Galaxienhaufen

Mitten im Bild strahlt ein helles Licht. Es ist von einem violetten Schimmer umgeben, noch weiter außen verläuft ein breiter, dunkelblauer ovaler Ring. Im Bild sind einige Sterne und Galaxien verteilt.

Bildcredit: Röntgen: NASA/CXO/Oxford University/J. Conlon et al.; Radio: NRAO/AUI/NSF/Univ. of Montreal/Gendron-Marsolais et al.; Optisch: NASA/ESA/IoA/A. Fabian et al.; DSS

Warum leuchtet der Galaxienhaufen im Perseus so seltsam in einer bestimmten Wellenlänge von Röntgenlicht? Das ist nicht bekannt. Eine viel diskutierte Hypothese besagt, dass diese Röntgenstrahlen ein Hinweis auf die lange gesuchte Form Dunkler Materie sind. Das Rätsel dreht sich um eine Röntgenfarbe von 3,5 Kiloelektronenvolt (KeV). Sie leuchtet anscheinend nur dann stark, wenn man Bereiche weit außerhalb vom Haufenzentrum beobachtet. Im Bereich um das zentrale, sehr massereiche Schwarze Loch, das sich wahrscheinlich dort befindet, gibt es nur wenig 3,5 KeV-Röntgenstrahlung.

Ein ziemlich umstrittener Lösungsvorschlag lautet, dass es sich um etwas handeln könnte, das man nie zuvor sah: fluoreszierende Dunkle Materie (FDM). Diese Art Dunkler Teilchenmaterie könnte 3,5-KeV-Röntgenstrahlung absorbieren. Falls dem so ist, strahlt FDM nach Absorption dieses Röntgenlicht vielleicht später aus dem ganzen Haufen ab. Dabei entsteht eine bestimmte Emissionslinie. Sieht man sie jedoch vor der Zentralregion um das Schwarze Loch, müsste die Absorption von FDM deutlicher ausfallen und eine Absorptionslinie erzeugen.

Das Kompositbild zeigt den Galaxienhaufen im Perseus. Sichtbares Licht und Radiolicht leuchten rot. Das Röntgenlicht wurde vom Weltraumobservatorium Chandra aufgenommen. Es ist blau dargestellt.

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Zwei Schwarze Löcher tanzen in 3C 75

Vor einem blauen Nebel stömen von zwei hellen Lichtquellen rosafarbene, nebelartige Strahlen aus, die nach links gefegt wirken.

Bildcredit: Röntgen: NASA/CXC/D. Hudson, T. Reiprich et al. (AIfA); Radio: NRAO/VLA/ NRL

Was geschieht im Zentrum der aktiven Galaxie 3C 75? Dieses Kompositbild entstand aus Röntgendaten (blau) und Radiowellenlängen (rosarot). In der Mitte sind zwei helle Quellen. Es sind zwei sehr massereiche Schwarze Löcher, die einander umkreisen. Sie speisen die gewaltige Radioquelle 3C 75. Die massereichen Schwarzen Löcher sind 25.000 Lichtjahre voneinander entfernt. Das Gas, das sie umgibt, ist viele Millionen Grad heiß. Es strahlt Röntgenlicht ab.

Die Schwarzen Löcher befinden sich in den Kernen zweier Galaxien im Galaxienhaufen Abell 400, die miteinander verschmelzen. Sie stoßen Strahlen aus relativistischen Teilchen aus. Ihre Distanz zu uns beträgt etwa 300 Millionen Lichtjahre. Man vermutet, dass die beiden Schwarzen Löcher durch Gravitation in einem Binärsystem aneinander gebunden sind. Wahrscheinlich entsteht die einheitlich zurückgefegte Erscheinung der Strahlen, weil sie sich gemeinsam bewegen. Sie rasen mit 1200 Kilometern pro Sekunde durch das heiße Gas im Haufen.

In der Umgebung dicht gedrängter Galaxienhaufen im fernen Universum gibt es wohl viele so spektakuläre kosmische Verschmelzungen. Kurz bevor die Objekte verschmelzen, stoßen sie starke Gravitationswellen aus.

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