Schwarze Löcher sind Weltraumobjekte von solch beeindruckender Dichte, dass selbst Licht ihren extremen „Gravitationsklauen“ nicht entkommen kann. Nur weil sie unsichtbar sind, heißt das nicht, dass wir keine Wege finden können, sie zu beobachten.
Diesmal haben Astronomen die Konturen eines supermassiven Wirbels in der Galaxie IRAS 13224-3809 kartiert, die im Sternbild Centaurus, etwa 1 Milliarde Lichtjahre von der Erde entfernt, gefunden wurde.
Um dies zu erreichen, verwendeten die Forscher Beobachtungen eines akkretierenden Schwarzen Lochs, das vom Röntgenobservatorium XMM-Newton der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) gemacht wurde.
So funktioniert Akkretion: Wenn Materie im Weltraum vom Schwarzen Loch angezogen wird, erreicht sie so hohe Geschwindigkeiten, dass sich das Spiralmaterial erwärmt und Temperaturen von Millionen Grad (und noch höher) erreicht.
Dieser überhitzte Wirbel erzeugt Strahlung, die von Weltraumteleskopen erfasst werden kann, wenn Röntgenstrahlen kollidieren und Gaspartikel in der Nähe des Wirbels reflektieren.
Wissenschaftler sagen, dass das Beobachten dieser Wechselwirkungen analog zu Echos ist und auf die gleiche Weise, wie Schallhall uns über die Form und Struktur dreidimensionaler Räume informieren kann, so dass „leichte Echos“ auch die unsichtbare Form supermassiver Schwarzer Löcher enthüllen können.
Ein Schwarzes Loch, das sich mit koronalen Schwingungen vom umgebenden Gas ernährt. (ESA)
“In ähnlicher Weise können wir beobachten, wie sich Röntgenechos in der Nähe des Schwarzen Lochs ausbreiten, um die Geometrie der Region und den Zustand des Materieclusters abzubilden, bevor er in der Singularität verschwindet”, erklärt der Astrophysiker William Allston von der University of Cambridge.
“Es sieht aus wie ein kosmischer Echoort.”
Die als Röntgenhall-Mapping bezeichnete Technik ist nicht neu, entwickelt sich jedoch weiter. Die Lichtechos wurden von Alston und seinem Team aus über 23 Tagen Beobachtung von IRAS 13224-3809 empfangen.
Dabei sahen sie etwas, was sie nicht erwartet hatten: Die Korona des Schwarzen Lochs – eine Region sehr heißer Elektronen, die über der Akkretionsscheibe des Objekts schwebte – ging in Flammen auf, und ihre Helligkeit änderte sich innerhalb weniger Stunden 50 Mal.
“Wenn sich die Größe der Krone ändert, ändert sich das Lichtecho, als würde sich die Decke eines Hauses auf und ab bewegen, was den Klang Ihrer Stimme verändert”, sagt Alston.
“Durch Verfolgung des Lichtechos konnten wir diese sich ändernde Korona sehen und – noch interessanter – viel bessere Werte für die Masse und Rotation des Schwarzen Lochs erhalten, als wir hätten feststellen können, ob sich die Größe der Korona nicht geändert hätte.”
Dieser Blick auf das supermassereiche Schwarze Loch IRAS 13224-3809 ist in Bezug auf Details möglicherweise beispiellos.
Die Forscher hoffen nun, mit derselben Methode die Physik der Schwarzen Löcher in vielen anderen entfernten Galaxien untersuchen zu können. Hunderte von supermassiven Schwarzen Löchern befinden sich in Reichweite von XMM-Newton, und weitere werden sichtbar, wenn der Athena-Satellit der ESA 2031 in die Umlaufbahn geht.
Was diese sich drehenden Wirbel uns sagen, bleibt abzuwarten, aber es sieht so aus, als stünden wir kurz vor unglaublichen Entdeckungen.
Die Ergebnisse werden der Naturastronomie gemeldet.
Quellen: Foto: ESA
