Cool bleiben: Europe adaptiert Spacesuit Tech f├╝r die Arbeit auf der Erde

Zum ersten Mal haben Astronomen direkt gemessen, wie schnell sich ein schwarzes Loch dreht und seine Rotation mit fast der halben Lichtgeschwindigkeit misst.

Das ferne supermassive Schwarze Loch wäre normalerweise zu schwach, um es zu messen, aber eine seltene Aufstellung mit einer massiven elliptischen Galaxie schuf ein natürliches Teleskop, das als Gravitationslinse bekannt war und es Wissenschaftlern ermöglichte, das weit entfernte Objekt zu untersuchen.

"Die Gravitationslinse ist entscheidend", sagte Co-Autor Mark Reynolds von der University of Michigan gegenüber ProfoundSpace.org per E-Mail ... "Ohne diese wären wir nicht in der Lage, Röntgenphotonen zu sammeln, um den Spin eines Schwarzen Lochs zu messen ist so weit weg. " [Die seltsamsten schwarzen Löcher im Universum]

Das freie Teleskop der Natur

Nur mehr als 6 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt treibt ein supermassives Schwarzes Loch den Quasar an. Quasare, die leuchtendsten Objekte im Universum, leuchten hell über große Entfernungen, gespeist von Material, das in ihre schwarzen Löcher fällt.

Schwarze Löcher sind massive Objekte, deren Anziehungskraft so stark ist, dass selbst Licht nicht ihrem Zugriff entgehen kann. Die meisten bilden sich, wenn ein Stern am Ende seiner Lebenszeit explodiert und sein äußerer Kern zu einem kleinen dichten Ball zusammenfällt.

Supermassive Schwarze Löcher haben millionenfache Massen der Sonne und befinden sich im Zentrum der meisten Galaxien, einschließlich der Milchstraße. Ihre Herkunft ist noch unbekannt.

Die einzigen Merkmale, die Wissenschaftler über die gefräßigen Objekte messen können, sind ihre Masse und ihr Spin. Astronomen können die Masse eines Schwarzen Lochs bestimmen, indem sie ihre Wechselwirkungen mit Gas und anderen Objekten messen, aber die Charakterisierung ihrer Rotation bleibt eine Herausforderung, insbesondere für entferntere supermassive Schwarze Löcher.

In der neuen Studie nutzte ein Team um Rubens Reis von der University of Michigan das Chandra Röntgen-Observatorium der NASA und das XMM-Newton der European Space Agency - die derzeit größten verfügbaren Röntgen-Weltraumteleskope - um die Röntgenstrahlung zu beobachten die innersten Bereiche der Materialscheibe umkreisen und speisen das supermassive Schwarze Loch, das den Quasar J1131 antreibt.

Durch die Messung des Radius der Scheibe konnten die Astronomen die Drehgeschwindigkeit des Schwarzen Lochs berechnen, die fast die Hälfte der Lichtgeschwindigkeit betrug.

Das Team wäre nicht in der Lage gewesen, den Spin ohne eine seltene Aufstellung im Weltraum zu messen. Eine riesige elliptische Galaxie liegt zwischen der Erde und dem Quasar J1131. Die riesige Galaxie fungiert als Gravitationslinse, um Objekte, die dahinter liegen - in diesem Fall das supermassive Schwarze Loch - zu beugen und zu vergrößern.

"Es funktioniert wie ein Teleskop, aber ein freies von der Natur zur Verfügung gestellt", sagte Reynolds.

"Eine solche Vierfachlinse eines Quasars ist ein sehr seltenes Objekt", sagte Guido Risaliti vom Harvard-Smithsonian Center für Astrophysik in einer E-Mail an ProfoundSpace.org. "Bis vor ein paar Jahren war keiner von ihnen bekannt."

Risaliti, der nicht in die Forschung involviert war, studiert auch supermassive Schwarze Löcher. Letztes Jahr hat er die erste zuverlässige Messung des Spin eines nahegelegenen supermassiven Schwarzen Lochs gemacht. Er hat einen News & View Artikel verfasst, der zusammen mit der Forschung in der Zeitschrift Nature heute (5. März) erschienen ist. [No Escape: Tauchen Sie in ein Schwarzes Loch (Infografik)]

Super Spinner

Der Spin eines supermassiven Schwarzen Lochs kann Informationen darüber liefern, wie es das Material annimmt, das es verbraucht. Um einen schnellen Spin zu erreichen, muss das Material in einer Richtung, die seiner Rotation ähnlich ist, in das schwarze Loch fallen und es schließlich wie ein Kind drehen, das ein Karussell dreht.

Ein langsamerer Spin zeigt an, dass das Gas und der Staub, der das schwarze Loch zuführt, aus mehreren Richtungen in dieses hineinfallen und das schwarze Loch nach oben oder unten drehen, je nachdem, ob es mit oder gegen die Rotation kommt. In diesem Fall wirkt der zufallsbedingte Zufluss von Material wie ein Kind abwechselnd das Karussell schieben und ziehen.

Der schnelle Dreh von J1131 deutet darauf hin, dass das schwarze Loch von einem reichlichen Vorrat an Gas und Staub gespeist wird. Diese großen Volumina könnten unter anderem durch Kollisionen und Verschmelzungen zwischen Galaxien bereitgestellt werden, sagte Reynolds.

Ein langsamerer Spin und ein zufälligerer Fütterungsprozess würden durch Material verursacht werden, das in Schüben, von interstellaren Gaswolken und Sternen kommt, die aus verschiedenen Richtungen zu nahe kommen.

"Beobachtungsstudien über die letzten 20 Jahre haben eine klare Verbindung zwischen der Masse des supermassiven schwarzen Lochs im Zentrum einer Galaxie und den Eigenschaften der Galaxie, in der es sich befindet, gezeigt", sagte Reynolds. "Diese Beziehungen deuten auf eine symbiotische Beziehung zwischen dem zentralen Schwarzen Loch und seiner Wirtsgalaxie hin."

Durch das Studium des Schwarzen Lochs können Astronomen mehr über den Ursprung und die Entwicklung von Galaxien erfahren - und Spin spielt eine sehr wichtige Rolle.

"Die Wachstumsgeschichte eines supermassiven Schwarzen Lochs ist in seinem Spin kodiert", sagte Reynolds.

Schwarze Löcher sind so bizarr, sie klingen unwirklich. Doch Astronomen haben gute Beweise dafür gefunden, dass sie existieren. Testen Sie Ihr Wissen über diese verrückten Wunder.Hohe Spinwerte in den meisten Schwarzen Löchern deuten darauf hin, dass Galaxienfusionen eine bedeutende Rolle in der galaktischen Entwicklung während des gesamten Lebens des Universums gespielt haben. Um zu bestimmen, wie häufig schnelle Spinraten sind, müssen mehrere entfernte supermassereiche Schwarze Löcher untersucht werden, die in den aktiven Galaxienkernen (AGN) naher Galaxien liegen.

"Der nächste unmittelbare Schritt ist, ein paar weitere Black-Hole-Spins in der nahegelegenen AGN zu erhalten, aber es wird schwierig sein, Beobachtungen wie die des Reis-Teams aufgrund der Seltenheit dieser Quellen zu wiederholen", sagte Risaliti. "Der große Schritt nach vorne werden die Messungen der Spins des Schwarzen Lochs mit der nächsten Generation hochempfindlicher Röntgenteleskope wie der Athena der ESA sein."