Februar 6, 2023

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Ein Schwarzes Loch hat einen Stern in einer weit, weit entfernten Galaxie zerrissen

Ein Schwarzes Loch hat einen Stern in einer weit, weit entfernten Galaxie zerrissen

Es war ein Ereignis, das seit über einem Jahrzehnt nicht mehr gesehen wurde: Ein plötzlicher Energieblitz schoss aus dem Zentrum einer fernen Galaxie, hell genug, um aus einer Entfernung von 8,5 Milliarden Lichtjahren sichtbar zu sein. Mit einem Lichtblitz, der mehr als 1.000 Billionen Sonnen entspricht, wurde der Blitz erstmals von der Zwicky Transit Facility entdeckt, einer vom Palomar Observatory in Kalifornien durchgeführten All-Sky-Nachthimmelsdurchmusterung.

„An diesem Valentinstag haben wir eine verwirrende Quelle gefunden. Es war einfach nur seltsam!“, Igor Andreone von der University of Maryland, Hauptautor des Buches Einer Aus zwei Papiere über die Veranstaltung, sagte er die Kante. „Und Strange ist gut in Wissenschaft. Das heißt, es ist etwas, von dem man lernen kann.“

Innerhalb weniger Tage richteten Astronomen auf der ganzen Welt ihre Teleskope auf den Blitz und beobachteten ihn im Röntgen-, Radio- und anderen Wellenlängenbereich. Es war ungewöhnlich hell und ähnelte einem Gammastrahlenausbruch – einer Art heller Blitz, der normalerweise von Gammastrahlen- oder Röntgenteleskopen erkannt wird. Aber das wurde mit einem optischen Teleskop entdeckt.

Die enorme Helligkeit des Blitzes führte Astronomen zu dem Schluss, dass er durch einen Sternbruch verursacht worden sein muss. Ein Stern ist zu nahe an einem supermassereichen Schwarzen Loch ins Herz einer Galaxie gewandert und wird von Gravitationskräften auseinandergerissen. „Es kann den Stern vollständig auseinanderreißen. Es wird buchstäblich gezogen und gedehnt, bis es nicht mehr zusammenhalten kann. Dies wird als Gezeitenstörungsereignis bezeichnet, und Astronomen haben in den letzten Jahren Dutzende solcher Ereignisse beobachtet“, erklärte Andreone.

„Stranger ist gut in der Wissenschaft. Das heißt, man kann daraus lernen.“

Das Ungewöhnliche an diesem besonderen Ereignis ist, dass es einen massiven Energieausbruch erzeugte, da Material mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aus den Polen des Schwarzen Lochs geschleudert wird. „Wir wissen nicht warum, aber manchmal wird ein sehr starker Materialstrahl freigesetzt, wenn ein Stern gestört wird“, sagte Andreoni. Es wird angenommen, dass dieser Jet besonders hell ist, weil er direkt auf die Erde gerichtet ist, wodurch er heller und über einen breiteren Teil des elektromagnetischen Spektrums sichtbar erscheint.

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Um aufregende transiente Ereignisse wie diese zu erkennen, benötigen Astronomen Teleskope, die ständig so viel wie möglich vom Himmel abtasten und plötzliche Helligkeitsänderungen erkennen – wie z. B. die Zwicky Transient Facility. Aber es werden jede Nacht Tausende von Helligkeitsänderungen beobachtet, daher muss diese riesige Datenmenge verfeinert werden, um die interessantesten Dinge zu entdecken. Andreonis Gruppe sichtet diese Daten, um sehr schnelle Ereignisse im optischen Wellenlängenbereich zu finden.

Die plötzlichen Helligkeitsänderungen werden wahrscheinlich durch eine Supernova-Explosion oder durch die Verschmelzung zweier Neutronensterne verursacht. Weitere Beobachtungen sind erforderlich, um das spezifische Ereignis zu verstehen, das das Blinzeln ausgelöst hat. Die Supernova zum Beispiel leuchtet über einen Zeitraum von Wochen, was für astronomische Verhältnisse sehr schnell ist. Aber dieses spezielle Ereignis hellte sich schneller auf, innerhalb weniger Stunden oder Tage. Was es von unmittelbarer und dringender Bedeutung machte.

Die Gruppe meldete diesen Blitz der internationalen Gemeinschaft und ermutigte Forscher, die mit Teleskopen arbeiteten, die mit anderen Wellenlängen wie Radio- oder Röntgenstrahlen arbeiten, ihn ebenfalls zu überwachen. Insgesamt steuerten 21 Teleskope Daten zu dem Ereignis bei. „Als alle Teile des Puzzles erhalten und zusammengesetzt waren, kam dieses Bild heraus, das absolut erstaunlich war“, sagte Andreoni. „Wir haben nicht erwartet, eine so seltene Quelle zu finden, schon gar nicht in der Optik.“

Von den von Schwarzen Löchern zerrissenen Sternen scheinen nur etwa 1 Prozent diese mächtigen Jets zu produzieren, aber die Forscher sind sich immer noch nicht ganz sicher, warum. Wenn ein Stern auseinandergezogen und sein Material in Richtung des Schwarzen Lochs gezogen wird, wird die Energie dieses Materials in Licht umgewandelt. Es wird angenommen, dass die Magnetfelder und der Spin des Schwarzen Lochs zusammenarbeiten könnten, um Material von seinen Polen fallen zu lassen – wie eine Farbtube, die in der Mitte zusammengedrückt wird, sodass Materie an beiden Enden herausfliegt.

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„Wir sprechen davon, dass eine Masse der Erde mit fast tausendfacher Lichtgeschwindigkeit auseinandergezogen, verdreht und freigesetzt wird. Es ist eine wirklich einzigartige Gelegenheit, etwas zu untersuchen, das auf der Erde unmöglich zu reproduzieren wäre“, sagte Andreone.

Es war das erste Mal, dass ein solcher Jet im Bereich des sichtbaren Lichts des elektromagnetischen Spektrums, auch bekannt als optische Wellenlänge, nachgewiesen wurde. Zuvor wurden Jets aus der Umgebung von Schwarzen Löchern durch Röntgen-, Gammastrahlen und Radiowellen entdeckt.

Beide sagen Astronomen etwas über die Umgebung eines Schwarzen Lochs aus – dass es nicht so dicht ist, weil es optisches Licht durchlässt – und zeigen, dass der Blick in das optische Teleskop eine nützliche Möglichkeit sein könnte, diese extremen Ereignisse in Zukunft zu erkennen.

„Wir sprechen von einer Masse der Erde, die auseinandergezogen, aufgerollt und mit fast tausendfacher Lichtgeschwindigkeit freigesetzt wird.“

Die Notwendigkeit, dass Teleskope schnell auf solche Ereignisse reagieren müssen, schafft auch einen Anstoß für mehr Flexibilität bei der Konstruktion und Planung von Teleskopen. Teleskope wie Hubble oder James Webb sind sehr beliebt, was bedeutet, dass sich mehr Forscher um Zeit am Teleskop bewerben, als untergebracht werden können. Deshalb wird die Einhaltung der Zeit akribisch auf Jahre im Voraus geplant und geplant Jede letzte Minute Beobachtungszeit So viel wie möglich. Aber es besteht auch ein Bedarf an Teleskopen, die auf seltene Ereignisse innerhalb von Stunden oder sogar Minuten reagieren können.

Es ist schwierig, die Richtung eines Weltraumteleskops sicher und schnell zu ändern, daher tragen Hubble und das James-Webb-Weltraumteleskop nur gelegentlich zu dieser Art der Suche bei. Aber kürzlich gebaute bodengestützte Teleskope, wie z Master-Netzwerk oder der WACHSTUM-Indien-Teleskopsind darauf spezialisiert, den Himmel nach Gammastrahlen-Ereignissen zu scannen und sofortige, unabhängige Maßnahmen zu ihrer Überwachung zu ergreifen.

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Und es gibt immer die Möglichkeit der menschlichen Intervention. Andreone sagte: „Manchmal muss man Leute buchstäblich anrufen und sagen: ‚Hey, könntest du bitte das Teleskop auf diese oder jene Koordinate richten?'“ In anderen Fällen reichen Forscher Anfragen über Online-Systeme ein, um Beobachtungen in verfügbaren Momenten durchzuführen.Es gibt ein wachsendes Interesse daran, zu untersuchen, wie Teleskope auf diese kurzen, seltenen, aber wissenschaftlich wichtigen Ereignisse reagieren.

Andreone sagte, dass sowohl die internationale Zusammenarbeit zwischen Forschern, die mit verschiedenen Teleskopen arbeiten, als auch die Fähigkeit dieser Teleskope, schnell zu reagieren, wesentlich sind, um diesen Durchbruch bei der Beobachtung des Schwarzen Lochs zu erreichen. „Das war sehr wichtig für diese Art von Entdeckung. Wenn wir das nicht mit irgendeinem Teleskop machen könnten, hätten wir nicht bemerkt, dass wir auf einem so großen Fund sitzen.“