Schlagwort: Schwarzes Loch

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Schwarzes Loch wächst mit Strahl

Die künstlerische Illustration zeigt eine düstere Umgebung mit blauen Nebeln. Spiralförmig strömen helle Flüsse ins Zentrum unten in der Mitte. Dort leuchtet orangefarbenes Licht in einer Vertiefung. Nach oben strömt ein heller Strahl heraus.

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

Was passiert, wenn ein Schwarzes Loch einen Stern verschlingt? Viele Details sind noch unbekannt, aber Beobachtungen liefern neue Hinweise. Im Jahr 2014 wurde von den bodengestützten Roboterteleskopen des Projekts ASAS-SN (All Sky Automated Survey for SuperNovae) eine gewaltige Explosion aufgezeichnet, die von Instrumenten wie dem NASA-Satelliten Swift in der Erdumlaufbahn weiter beobachtet wurde.

Die Computermodellierung dieser Emissionen passt zu einem Stern, der von einem weit entfernten supermassereichen schwarzen Loch zerrissen wird. Die Ergebnisse einer solchen Kollision sind in der abgebildeten künstlerischen Illustration dargestellt. Das Schwarze Loch selbst ist als winziger schwarzer Punkt in der Mitte abgebildet. Während die Materie auf das Loch zufällt, stößt sie mit anderer Materie zusammen und erhitzt sich.

Um das Schwarze Loch herum befindet sich eine Akkretionsscheibe aus heißer Materie, die früher einmal der Stern war, mit einem Strahl, der von der Drehachse des Schwarzen Lochs ausgeht.

Bei der NASA ist Woche der Schwarzen Löcher!

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Ein Schwarzes Loch zerreißt einen vorbeiziehenden Stern

Die künstlerische Darstellung zeigt einen Staubring, in der Mitte leuchtet ein heller Stern, von dem eine lange schweifartige rote Struktur herausgezogen ist.

Illustrationscredit: NASA, JPL-Caltech

Was passiert mit einem Stern, der in die Nähe eines Schwarzen Lochs gerät?

Wenn der Stern direkt in ein massereiches Schwarzes Loch fällt, verschwindet er zur Gänze. Es ist allerdings wahrscheinlicher, dass der Stern nur nahe am Schwarzen Loch vorbeifliegt. In diesem Fall werden die äußeren Schichten des Sterns durch die Gravitation des Schwarzen Lochs weggerissen oder der Stern wird durch die Gezeitenkräfte zerrissen (tidal disruption), wobei das meiste Gas des Sterns nicht in das Schwarze Loch fällt.

Diese stellaren tidal disruption Ereignisse können so hell wie eine Supernova aufleuchten. Automatische Himmelsdurchmusterungen finden mehr und mehr davon.

Die hier abgebildete künstlerische Darstellung zeigt einen Stern, der gerade ein massereiches Schwarzes Loch passiert hat und dabei Gas verliert, welches im Orbit des Schwarzen Lochs bleibt. Die innere Kante der Gas- und Staubscheibe um das Schwarze Loch wird von diesem Ereignis aufgeheizt und kann noch lange glühen, auch wenn der Stern die Umgebung schon längst wieder verlassen hat.

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Regulus und die Zwerggalaxie

Mitten im Bild leuchtet ein blauer Stern mit markanten Zacken, darunter ist ein blasser, verschwommener gesprenkelter Fleck.

Bildcredit und Bildrechte: Markus Horn

Im Frühling auf der Nordhalbkugel ist der helle Stern Regulus über dem Osthorizont gut zu erkennen. Regulus, der Alpha-Stern des Sternbilds Löwe, ist der stachelige Stern in der Mitte dieses Teleskop-Sichtfelds. Der nur 79 Lichtjahre entfernte Regulus ist ein heißer, sich schnell drehender Stern, von dem bekannt ist, dass er Teil eines Mehrfachsternsystems ist. Der unscharfe Fleck direkt unter Regulus ist diffuses Sternenlicht von der kleinen Galaxie Leo I.

Leo I ist eine sphäroidale Zwerggalaxie, ein Mitglied der Lokalen Gruppe von Galaxien, die von unserer Milchstraße und der Andromedagalaxie (M31) dominiert wird. Mit einer Entfernung von ca. 800 000 Lichtjahren gilt Leo I als die am weitesten entfernte der bekannten kleinen Satellitengalaxien, die die Milchstraße umkreisen. Es gibt jedoch Hinweise auf ein supermassives Schwarzes Loch im Zentrum der Zwerggalaxie Leo I, das von der Masse her mit dem Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße vergleichbar ist.

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Wirbelndes Magnetfeld um das zentrale Schwarze Loch der Galaxis

Vor einem schwarzen Hintergrund leuchtet eine Spiralstruktur aus Fäden, die von innen nach außen verlaufen. Die Fäden sind in einen orangefarbenen Hintergrund gebettet.

Bildcredit: EHT-Zusammenarbeit

Was geschieht um das große Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie? Es saugt Materie aus einer wirbelnden Scheibe an – einer Scheibe, die magnetisiert ist, wie jetzt bestätigt wurde. Vor kurzem wurde beobachtet, dass die Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs polarisiertes Licht aussendet. Das ist eine Strahlung, die häufig mit einer magnetisierten Quelle in Verbindung gebracht wird.

Das Bild zeigt eine Nahaufnahme von Sgr A*, dem zentralen Schwarzen Loch unserer Galaxie. Aufgenommen wurde sie von Radioteleskopen aus aller Welt, die am Event Horizon Telescope (EHT) Verbund beteiligt sind. Überlagert wird sie von gekrümmten Linien, die polarisiertes Licht anzeigen. Das wird wahrscheinlich von wirbelndem, magnetisiertem Gas emittiert, das bald in das Schwarze Loch mit einer Masse von mehr als 4 Millionen Sonnenmassen stürzen wird.

Der zentrale Teil dieses Bildes ist wahrscheinlich dunkel, weil zwischen uns und dem dunklen Ereignishorizont des Schwarzen Lochs nur wenig Gas zu sehen ist, welches auch Licht aussendet. Die fortgesetzte Beobachtung von Sgr A* und des zentralen Schwarzen Lochs der Galaxie M87 mit dem EHT könnte neue Erkenntnisse über die Schwerkraft Schwarzer Löcher und die Entstehung von Scheiben und Strahlströme durch einfallende Materie liefern.

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Trapez: Orions Zentrum

Mitten im Bild ist ein gräulicher Nebel mit einem Sternentrapez, nach rechts oben breitet sich ein rot leuchtender Nebelstreifen aus, auch nach unten reicht ein kleinerer rötlicher Nebelteil.

Bildcredit und Bildrechte: Fred Zimmer, Telescope Live

Das gestochen scharfe kosmische Porträt zeigt das Zentrum des Orionnebels. Mitten im Bild liegen vier heiße, massereiche Sterne. Sie bilden das Trapez und liegen in einer Region mit einem Radius von nur 1,5 Lichtjahren. Diese Sterne bestimmen den Kernbereich im dichten Sternhaufen im Orionnebel.

Die ionisierende ultraviolette Strahlung der Sterne im Trapez lässt die komplexe Sternbildungsregion im sichtbaren Licht leuchten. Sie stammt überwiegend von Theta-1 Orionis C. Er ist der hellste der vier Sterne. Der offene Sternhaufen im Orionnebel ist etwa drei Millionen Jahre alt. Früher war er noch kompakter.

Wenn man seine Dynamik untersucht, finden sich Hinweise, dass durch Sternkollisionen, bei denen Sterne aus dem Haufen geschleudert wurden, ein Schwarzes Loch entstanden sein könnte. Es hätte mehr als 100 Sonnenmassen. Ein Schwarzes Loch im Sternhaufen würde die hohen Geschwindigkeiten der Sterne im Trapez erklären. Da der Orionnebel nur etwa 1500 Lichtjahre von uns entfernt ist, wäre es eines der nächstgelegenen Schwarzen Löcher in der Nähe des Planeten Erde.

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UHZ1: Ferne Galaxie und Schwarzes Loch

Das Bild ist voller Galaxien, die wie Sterne verteilt sind. In der Mitte leuchtet ein violetter Nebel. Links oben sind zwei Bildeinschübe, die ein Schwarzes Loch zeigen.

Bildcredit: Röntgen: NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán; Infrarot: NASA/ESA/CSA/STScI; Bildbearbeitung: NASA/CXC/SAO/L. Frattare und K. Arcand

Von dunkler Materie dominiert, ist der massereiche Galaxienhaufen Abell 2744 auch als Pandoras Haufen bekannt. Er befindet sich 3,5 Milliarden Lichtjahre entfernt im Sternbild Bildhauer. Astronomen* haben mithilfe der enormen Masse des Galaxienhaufens als Gravitationslinse den Raum verzerrt und dahinter liegende, noch fernere Objekte vergrößert entdeckt. Darunter befindet sich die Hintergrundgalaxie UHZ1 mit einem bemerkenswerten Rotverschiebungswert von Z=10.1. Damit ist UHZ1 sehr viel weiter entfernt als Abell 2744. Sie befindet sich in einer Entfernung von 13,2 Milliarden Lichtjahren, als unser Universum etwa 3 Prozent seines aktuellen Alters hatte.

UHZ1 wurde in diesem kombinierten Bild gefunden, das sich aus Röntgenstrahlen (lila Töne) vom Weltraumteleskop Chandra und Infrarotlicht vom Weltraumteleskop James Webb zusammensetzt. Die Röntgenemission von UHZ1, die in den Chandra-Daten entdeckt wurde, ist das charakteristische Zeichen eines sich entwickelnden, sehr massereichen Schwarzen Lochs im Zentrum dieser Galaxie mit extrem hoher Rotverschiebung. Das macht das wachsende Schwarze Loch von UHZ1 zum bisher am weitesten entfernten Schwarzen Loch, das in Röntgenstrahlen nachgewiesen wurde, und deutet darauf hin, wie und wann die ersten sehr massereichen Schwarzen Löcher im Universum entstanden sind.

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NGC 1097: Spiralgalaxie mit Supernova

Mitten im Bild schwebt eine Galaxie vor einem dunklen Hintergrund, in der eine Supernova aufleuchtet.

Bilddaten: Telescope Live (Chile); Bildbearbeitung und Bildrechte: Bernard Miller

Was ist im unteren Arm dieser Spiralgalaxie zu sehen? Eine Supernova. Letzten Monat wurde am Al-Khatim-Observatorium der Vereinigten Arabischen Emirate die Supernova SN 2023rve entdeckt. Später stellte sich heraus, dass es die finale Explosion eines massereichen Sterns war, die vielleicht ein Schwarzes Loch hinterließ.

Die Spiralgalaxie NGC 1097 ist 45 Millionen Lichtjahre entfernt und somit relativ nahe. Man sieht sie mit einem kleinen Teleskop im südlichen Sternbild Chemischer Ofen (Fornax). Die Galaxie fällt nicht nur wegen malerischer Spiralarme auf, sondern auch wegen blasser Strahlen, die mit urzeitlichen Sternströmen übereinstimmen, welche von einer galaktischen Kollision übrig sind. Vielleicht kollidierte sie mit der kleinen Galaxie, die links unten zwischen ihren Armen zu sehen ist. Das Bild markiert die neue Supernova durch einen Wechsel zwischen zwei Aufnahmen, die im Abstand von mehreren Monaten gemacht wurden.

Supernovae in nahen Galaxien zu finden ist wichtig, um die Größenordnung und die Ausdehnungsrate des ganzen Universums zu bestimmen. Derzeit sorgt dieses Thema für unerwartete Spannung und viele Diskussionen.

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Nachricht aus dem Gravitationsuniversum

Die Illustration zeigt die Strahlen von Pulsaren im Bild und links oben ein Paar verschmelzender schwarzer Löcher. Über die Bildmitte verteilt sich ein Gitter, das die Verformung der Raumzeit durch vorbeiziehende Gravitationswellen darstellt.

Illustrationscredit: NANOGrav Physics Frontier Center; Text: Natalia Lewandowska (SUNY Oswego)

Das Nordamerikanische Nanohertz-Observatorium für Gravitationswellen (NANOGrav) beobachtete mit riesigen Radioteleskopen 68 Pulsare. Dabei fand es Hinweise auf Gravitationswellen (GW) im Hintergrund. Dazu wurden kleine Verschiebungen der Zeiten, zu denen die Impulse ankamen, genau vermessen.

Diese Verschiebungen hängen bei einzelnen Pulsaren so zusammen, dass GW die wahrscheinliche Ursache sind. Der GW-Hintergrund entsteht wohl durch Hunderttausende sehr massereicher Doppelsysteme aus Schwarzen Löchern, vielleicht sind es sogar Millionen.

Teams in Europa, Asien und Australien veröffentlichten heute getrennt voneinander ihre Ergebnisse. Bisher maßen die Detektoren LIGO und Virgo GW mit hoher Frequenz, wenn einzelne Paare massereicher Objekte, die umeinander kreisen, verschmolzen sind. Das sind zum Beispiel stellare Schwarze Löcher.

Diese Illustration zeigt so ein Ereignis, das die Raumzeit erschüttert. Hier kreisen zwei sehr massereiche Schwarze Löcher und mehrere Pulsare umeinander. Sie weisen anscheinend leichte Zeitverschiebungen auf. Ein verzerrtes Gitter zeigt den Einfluss der GW auf die Raumzeit.

Offene Wissenschaft: 3000+ Codes in der Quellcodebibliothek für Astrophysik

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