Schlagwort: Schwarzes Loch

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Erstes Bild vom Horizont eines Schwarzen Lochs

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Bildcredit: Event Horizon Telescope Collaboration

Beschreibung: Wie sieht ein Schwarzes Loch aus? Um das herauszufinden, koordinierten Radioteleskope auf der ganzen Welt Beobachtungen von Schwarzen Löchern mit den größten bekannten Ereignishorizonten am Himmel. Zwar sind Schwarze Löcher einfach schwarz, doch es ist bekannt, dass diese ungeheuren Attraktoren von leuchtendem Gas umgeben sind. Das erste Bild wurde gestern veröffentlicht und löst den Bereich um das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie M87 in einer geringeren Größenordnung auf, als man für seinen Ereignishorizont erwartet hatte.

Die dunkle zentrale Region im Bild ist nicht der Ereignishorizont, sondern eher der Schatten des Schwarzen Lochs – der zentrale Bereich strahlenden Gases, der durch die Gravitation des Schwarzen Lochs abgedunkelt wird. Größe und Form des Schattens werden von hellem Gas in der Nähe des Ereignishorizonts, starke Ablenkung durch Gravitationslinseneffekte sowie die Rotation des Schwarzen Lochs bestimmt.

Durch das Auflösen dieses Schwarzen Lochs lieferte das Event Horizon Telescope (ETH) neue Hinweise, dass Einsteins Gravitationstheorie sogar in extremen Bereichen funktioniert, und lieferte deutliche Indizien, dass M87 ein zentrales rotierendes Schwarzes Loch mit etwa 6 Milliarden Sonnenmassen besitzt. Das EHT ist noch nicht fertig – künftige Beobachtungen sollen sogar eine noch höhere Auflösung liefern, außerdem eine verbesserte Aufzeichnung der Schwankungen sowie die Erforschung der unmittelbaren Umgebung des Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Milchstraße.

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M106: Eine Spiralgalaxie mit einem seltsamen Zentrum

Diagonal liegt eine Spiralgalaxie im Bild. Ihre Spiralarme wirken wolkig, wir blicken von schräg oben drauf. In der Mitte liegen sehr ausgeprägte Sternbildungsgebiete über dem Kern.

Bildcredit: NASA, ESO , NAOJ, Giovanni Paglioli; Montage und Bearbeitung: R. Colombari und R. Gendler

Was passiert im Zentrum der Spiralgalaxie M106? Sie ist eine wirbelnde Scheibe aus Sternen und Gas. Die Erscheinung von M106 ist von blauen Spiralarmen und roten Staubbahnen um den Kern geprägt. Der Kern von M106 leuchtet hell in Radiowellenlängen und Röntgenlicht. Über die gesamte Breite der Galaxie Zwillingsstrahlen verlaufen.

An dem ungewöhnlichen Leuchten im Zentrum von M106 erkennt man sie als eines der am nächsten gelegenen Beispiele einer Seyfertgalaxie. Bei diesen Galaxien fallen vermutlich riesige Mengen an leuchtendem Gas in ein zentrales massereiches Schwarzes Loch. M106 wird auch als NGC 4258 bezeichnet. Sie ist relativ nahe, nur 23,5 Millionen Lichtjahre entfernt. Ihr Durchmesser beträgt 60.000 Lichtjahre. Man sieht sie mit einem kleinen Teleskop im Sternbild Jagdhunde (Canes Venatici).

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Massereiche Schwarze Löcher auf einer Spiralbahn


Videocredit: NASA’s Goddard Space Flight Center; Musik: In der Halle des Bergkönigs von Edvard Grieg

Beschreibung: Leuchten Schwarze Löcher, wenn sie kollidieren? Wenn sie verschmelzen, strahlen umeinander kreisende Schwarze Löcher mit Sicherheit eine Menge ungewöhnlicher Gravitationswellen ab. Strahlen sie aber schon viel früher Licht ab, wenn sie von Gas umgeben sind?

Um das herauszufinden, entwickelten Astrophysiker eine komplexe Computersimulation. Die Simulation und dieses Ergebnisvideo zeigen sehr detailreich zwei sehr massereiche Schwarze Löcher zusammen mit dem Einfluss von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie auf das umgebende Gas und Licht.

Das Video zeigt das System zuerst von oben, danach von der Seite, dabei sind ungewöhnliche Gravitationslinsenverzerrungen augenfälliger. Rechnerische Ergebnisse lassen vermuten, dass Gravitations- und Magnetkräfte das Gas aufheizen, sodass es sehr energiereiches Licht vom Ultraviolett– bis zum Röntgenbereich abstrahlt. Solche Lichtemissionen ermöglichen der Menschheit vielleicht, Paare sehr massereicher Schwarzer Löcher lange vor ihrem Verschmelzen auf spiralförmigen Bahnen aufzuspüren und zu untersuchen.

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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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Das Trapezium im Orion

Mitten in dem gelblichen Nebel, dessen Rand von magentafarbenen Nebeln umgeben ist, leuchten vier sehr helle Sterne. Sie sind das Trapez im Orionnebel.
Bildcredit: Daten: Hubble-Kulturerbe, Bearbeitung: Robert Gendler

Das Zentrum des Orionnebels ist auf diesem scharfen kosmischen Porträt zu sehen. In der Mitte gleißen vier heiße, massereiche Sterne, das Trapez. Sie liegen in einem Gebiet mit einem Radius von etwa 1,5 Lichtjahren und markieren den Kern des dichten Sternhaufens im Orionnebel. Die ultraviolette Strahlung der Trapezsterne stammt hauptsächlich vom hellsten Stern Theta-1 Orionis C. Sie ionisiert den Nebel und liefert die Energie für das sichtbare Leuchten der komplexen Region, in der Sterne entstehen.

Der Sternhaufen im Orionnebel ist etwa drei Millionen Jahre alt. Er war früher noch kompakter. Eine aktuelle dynamische Analyse zeigt, dass dort vielleicht ein Schwarzes Loch entstand, als Sterne unkontrolliert zusammenstießen. Es hat mehr als die 100-fache Masse der Sonne. Falls es im Haufen so ein Schwarzes Loch gibt, erklärt es die hohen Geschwindigkeiten der Trapezsterne, die wir beobachten. Der Orionnebel ist etwa 1500 Lichtjahre von uns entfernt. Daher wäre dieses Schwarze Loch das nächstgelegene in der Umgebung des Planeten Erde.

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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 warten im Zentrum der Milchstraße? Ein Klassiker der Science-Fiction ist die „Reise zum Mittelpunkt der Erde„. Darin beschreibt Jules Verne viele seltsame und aufregende Abenteuer, die Professor Liedenbrock und seine Begleitung finden.

Astronomys kennen einige seltsame Objekte im Zentrum der Galaxis. Dazu zählen gewaltige kosmische Staubwolken, helle Sternhaufen und wirbelnde Ringe aus Gas. Auch ein extrem massereiches Schwarzes Loch fand man dort. Im sichtbaren Licht ist ein Großteil des galaktischen Zentrums hinter Staub und Gas verborgen. Doch wir können es in anderen Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung erforschen.

Für dieses Video wurde das Zentrum der Milchstraße digital sondiert. Es beginnt mit Bildern der Digitisierten Durchmusterung des Himmels im sichtbaren Licht. Später im Film verschiebt sich das Spektrum zu Infrarot, das durch Staub dringt. Es zeigt, wie Gaswolken in das zentrale Schwarze Loch stürzen – man entdeckte sie 2013.

Im Mai 2018 wurde beobachtet, wie ein Stern nahe am zentralen Schwarzen Loch der Milchstraße vorbeizog. Man sah dabei zum allerersten Mal eine Rotverschiebung durch Gravitation im Licht des Sterns. Das war laut Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie zu erwarten.

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Neutrino trifft zeitgleich mit fernem Blazarstrahl ein

Links ist eine rotierende Scheibe in dunkle Wolken eingebettet. Daraus schießt ein Strahl nach rechts oben.
Illustrationscredit: DESY, Labor für Wissenschaftskommunikation

Unter dem Südpol der Erde sind Geräte tief im Eis eingefroren. Damit entdeckte man anscheinend ein Neutrino aus dem fernen Universum. Falls das bestätigt wird, ist das der erste eindeutige Nachweis von Neutrinos, die kosmologisch weit entfernt sind. Es wäre der Beginn eines beobachteten Zusammenhangs zwischen energiereichen Neutrinos und kosmischer Strahlung, die entsteht, wenn aus aufflackernden Quasaren (Blazare) mächtige Ströme schießen.

Der Detektor IceCube befindet sich in der Antarktis. Im September 2017 maß er ein energiereiches Neutrino. Gleich darauf suchten viele der größten Observatorien im sichtbaren Licht nach seinem Gegenstück. Und sie fanden es. Ein Gegenstück fand unter anderem das NASA-Observatorium Fermi im Weltraum. Der Gammastrahlen-Blazar TXS 0506+056 stand in der richtigen Richtung. Die Gammastrahlen eines Blitzes trafen fast gleichzeitig mit dem Neutrino ein. Diese Übereinstimmung von Position und Zeit ist statistisch stark, und es ist nicht die einzige. Dennoch warten Astronomys auf weitere ähnliche Zusammenhänge zwischen Neutrinos und Blazar-Licht, denn sie möchten ganz sicher gehen.

Diese Darstellung ist eine Illustration. Darauf strömt ein Teilchenstrahl aus einem Schwarzen Loch im Zentrum des Blazars.

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Die aktive elliptische Galaxie Centaurus A

Quer über die elliptische Galaxie verläuft ein markantes undurchsichtiges Staubband. Centaurus A ist im Bild von vielen Sternen umgeben.
Bildcredit und Bildrechte: CEDIC-Team am Chilescope, Bearbeitung – Bernhard Hubl

Centaurus A ist nur 11 Millionen Lichtjahre entfernt. Damit ist sie die nächstgelegene aktive Galaxie in der Umgebung des Planeten Erde. Das scharfe Teleskopbild zeigt die ungewöhnliche elliptische Galaxie, die etwa 60.000 Lichtjahre breit ist. Man kennt sie auch als NGC 5128.

Centaurus A ist entstand wohl, als zwei normale Galaxien kollidierten. Das führte zu einem Durcheinander aus Sternhaufen und markanten Staubbahnen. Nahe der Mitte der Galaxie ist ein Schwarzes Loch. Es enthält Milliarden an Sonnenmassen und vernichtet die ganze Zeit kosmische Trümmer, die übrig geblieben sind. Bei diesem Prozess wird in aktiven Galaxien eine Menge Energie frei. Centaurus A emittiert sie als Strahlung im Bereich von Radio, Röntgen und Gammastrahlen.

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