Ein ultraweit entferntes Schwarzes Loch „frisst“ jedes Jahr die Hälfte der Sonne und wirft die „Reste“ auf die Erde!

Die obige künstlerische Darstellung zeigt ein supermassereiches Schwarzes Loch, das gierig einen Stern verschlingt und die Trümmer herausschleudert. (Bildnachweis: Carl Knox – OzGrav, ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery, Swinburne University of Technology)

Eine Welle aus Sternentrümmern rast auf die Erde zu und Astronomen haben festgestellt, dass die Ursache ein weit entferntes schwarzes Loch ist. Dieses Schwarze Loch „verschluckt“ den Stern im Ganzen und die Fragmente des Sterns fliegen in die Tiefen des Universums.

Der Strahl ist direkt auf die Erde gerichtet und man kann im sichtbaren Licht beobachten, wie das Schwarze Loch den Stern auseinanderreißt. Astronomen bezeichnen diesen Vorgang als Tidal Disruption Event (TDE). Extreme Ereignisse lassen sich normalerweise nur im hochenergetischen Licht wie Gammastrahlen und Röntgenstrahlen erkennen und diese Entdeckung könnte eine neue Möglichkeit zur Beobachtung solcher Ereignisse eröffnen.

Kommt ein Stern einem Schwarzen Loch zu nahe, wird der Stern durch die starke Gezeitenkraft, die durch die Schwerkraft des Schwarzen Lochs entsteht, auseinandergerissen. Bei etwa 1 % der TEDs stößt das Schwarze Loch Plasma und Strahlung aus seinen Polen aus.

„Ejektive TEDs sind sehr seltsam, aber wir wissen sehr wenig über sie, weil wir nur eine begrenzte Anzahl von ihnen gesehen haben“, sagte Neil Tanvir, ein Astronom an der Universität Leicester im Vereinigten Königreich, in einer Erklärung des Observatoriums, das für die neue Studie ein Teleskop am Southern Observatory im Vereinigten Königreich verwendete. „Astronomen haben daher nach ähnlichen Extremereignissen gesucht, um zu verstehen, wie Jets entstehen und warum nur ein kleiner Teil der TEDs Jets produziert.“

Im Februar 2022 beobachteten Astronomen einen TED und nannten ihn „AT2022cmc“. Zu diesem Zeitpunkt gab die Zwicky Transient Facility (ZTF), ein Himmelsdurchmusterungsteleskop in Kalifornien, eine Warnung heraus, dass sie eine ungewöhnliche sichtbare Lichtquelle entdeckt habe. Anschließend wurde es vom Very Large Telescope (VLT) des Southern Observatory in der Atacama-Wüste im Norden Chiles überwacht. Für Astronomen ist dies ein vertrauter Vorgang: Durchmusterungsteleskope wie das ZTF suchen nach Anzeichen für kurze und extreme Ereignisse am Himmel, während Teleskope wie das VLT die Ereignisse mit detaillierteren Beobachtungen weiterverfolgen.

AT2022cmc ähnelte zunächst einem Gammastrahlenausbruch (GRB), der stärksten Quelle elektromagnetischer Strahlung im bekannten Universum, deren Ursprung weiterhin ein Rätsel ist. Dank dieser seltenen Lichtausbrüche konnten Astronomen verschiedene Teleskope, darunter das VLT, das mit einem Röntgenspektrographen ausgestattet ist, debuggen. Insgesamt 21 Teleskope beobachteten das AT2022cmc-Ereignis in unterschiedlichen Lichtwellenlängen, darunter das Hubble-Weltraumteleskop und das Röntgeninstrument Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) auf der Internationalen Raumstation.

Die obige künstlerische Darstellung zeigt den Röntgenstrahl, der entsteht, wenn ein Schwarzes Loch einen Stern verschlingt und dabei andere Arten elektromagnetischer Wellen freisetzt. (Quelle: Zwicky Transient Facility/R.Hurt (Caltech/IPAC))

Die große Datenmenge offenbarte zwei merkwürdige Beobachtungen. Zunächst einmal ist die Lichtquelle von AT2022cmc sehr weit von der Erde entfernt. Das Licht begann seine Reise, als das 13,8 Milliarden Jahre alte Universum nur ein Drittel seines heutigen Alters hatte. Zweitens war dieses Ereignis kein Gammastrahlenausbruch.

Ergebnisse des Röntgeninstruments NICER zeigten, dass das Signal 100-mal stärker war als das Nachglühen aller bisher beobachteten Gammastrahlenausbrüche. „In den ersten drei Tagen sah alles normal aus, aber als wir mit Röntgenteleskopen nachschauten, stellten wir fest, dass die Quelle viel zu hell war“, sagte der MIT-Astrophysiker Dhiraj Pasham, der Hauptautor der Studie, in einer Erklärung. „Das ist außergewöhnlich!“

Die obige künstlerische Darstellung zeigt ein supermassereiches Schwarzes Loch, das einen Stern auseinanderreißt und die Sternenreste in Form von Jets ausstößt. (Bildquelle: ESO/M.Kornmesser)

Insgesamt 21 Teleskope auf der ganzen Welt haben AT2022cmc in verschiedenen Bändern beobachtet, von hochenergetischen Gammastrahlen bis zu niederenergetischen Radiowellen. Die Astronomen verglichen diese Daten dann mit Beobachtungen anderer „gewalttätiger“ Ereignisse, etwa Sternkollapsen und gewaltigen kosmischen Explosionen, die als „Kilonovae“ bekannt sind.

Die einzigen Fälle, die mit den von diesen Teleskopen aufgezeichneten Lichtprofilen übereinstimmen, sind seltene Fälle, in denen ein TDE-Jet – der Material enthält, das sich mit 99,99 % der Lichtgeschwindigkeit bewegt – auf die Erde gerichtet ist.

„Da der Strahl direkt auf uns gerichtet ist, ist das Ereignis viel heller als es sonst erscheinen würde und über einen größeren Bereich des elektromagnetischen Spektrums sichtbar“, sagte George Leloudas, Astronom an der Technischen Universität Dänemark und Co-Autor der Studie, in der ESO-Erklärung.

Eine künstlerische Darstellung eines supermassiven Schwarzen Lochs, das einen Stern zerreißt. (Bildquelle: ESO/M. Kornmesser)

Trotzdem seien die Jets noch immer so hell, dass Astronomen berechnet hätten, dass das Schwarze Loch jedes Jahr etwa die Hälfte der Masse unserer Sonne verschlinge, sagt Parsham. Er fügte hinzu: „Ein Großteil dieser Gezeitenstörungen ereignet sich schon früh im Ereignis, und wir konnten sie gleich zu Beginn erfassen, innerhalb einer Woche, nachdem das Schwarze Loch begonnen hat, sich vom Stern zu ernähren.“

Die Tatsache, dass dieses TDE-Ereignis sehr weit von der Erde entfernt stattfand, war nicht der einzige rekordverdächtige Aspekt von AT2022cmc. Bisher wurden derartige Auswurf-TDEs nur bei hochenergetischer Strahlung wie Gammastrahlen und Röntgenstrahlen beobachtet, und dies ist das erste Mal, dass ein derart heftiges, sternzerstörendes Ereignis im sichtbaren Licht beobachtet wurde.

Die Beobachtung von AT2022cmc im sichtbaren Licht könnte daher eine völlig neue Möglichkeit zur Untersuchung der von diesen Jets erzeugten TDEs eröffnen und tiefergehende Studien ermöglichen.

VON: Robert Lea

FY: Belebtes Nordtor

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