Milchstra├če Monster Black Hole Belches Big, aber warum?

Als das Monster-Hinterloch in der Mitte der Milchstraße im letzten Jahr eine außergewöhnlich hohe Anzahl an starken Röntgenfackeln ausspuckte, ließ es die Astronomen sich wundern - ist das ein Zeichen dafür, dass das Biest auf eine vorbeiziehende Gaswolke schießt, oder ist Dieser Mangel an kosmischen Etikette typisch für Schwarze Löcher?

Das schwarze Loch in der Mitte der Milchstraße, bekannt als Sagittarius A * (kurz Sgr A *), ist typischerweise sehr ruhig - es isst nicht viel Material und es gibt relativ wenig Licht, das aus der Region ausstrahlt um es herum. Deshalb überraschte der scheinbare Anstieg heller Röntgenstrahlen die Wissenschaftler.

Konnten die hellen Fackeln, die im August 2014 zu sehen waren, von einer Gaswolke verursacht werden, die zu nahe am Schwarzen Loch vorbeizog und zu einem ahnungslosen Snack wurde? Und wenn das der Fall ist, was sagen die Wissenschaftler darüber, was genau mit Material passiert, das in ein schwarzes Loch fällt? Oder sind diese Arten von Fackel-Clustern typisch für Schwarze Löcher und ein Beispiel für das begrenzte Verständnis der Wissenschaftler für diese mächtigen Tiere? Bevorstehende Beobachtungen können diese dunklen Objekte beleuchten. [Bilder: Das schwarze Loch der Milchstraße zerbricht ... Etwas]

Bright Flare-Aktivität erhöht

Die NASA-Beobachtungsstation Chandra und das Weltraumteleskop XMM-Newton der Europäischen Weltraumorganisation ESA haben Sgr A * (ausgesprochen "Sagittarius A-star") seit 1999 immer wieder beobachtet. In den letzten drei Jahren Dank einer Reihe von speziellen Beobachtungskampagnen hat sich die Erfassungszeit insgesamt erhöht.

Für lange Strecken würden Chandras Detektoren nur "ruhende" Röntgenaktivität von Sgr A * sehen, und dann würde plötzlich ein heller Schein erscheinen. Das Zentrum der Milchstraße ist eine der am dichtesten besiedelten Regionen der Galaxie und die Sicht zwischen Erde und Sgr A * wird durch Sterne und Gaswolken blockiert. Laut Daryl Haggard, einem Astrophysiker an der McGill Universität in Montreal, der das Schwarze Loch unter Verwendung von Chandra-Daten untersucht, schätzten die Chandra-Wissenschaftler das Licht, das ihren Weg zu ihren Detektoren fand.

Haggard ist Co-Autor einer neuen Studie, die darauf hinweist, dass die Anzahl der hellen Flares, die von Sgr A * im August 2014 bis November 2014 emittiert wurden, um das Zwei- bis Dreifache gestiegen ist (das Papier zeigt keinen Gesamtanstieg des Flare-Rate). In einer besonders aktiven Periode sprangen fünf helle Röntgenstrahlen aus Sgr A * in einem Zeitrahmen auf, der normalerweise nur einen einzigen sehen würde. Einer der Fackeln, der im September zu sehen war, war dreimal heller als alle anderen Fackeln aus dieser Region. Die neue Arbeit betrachtete 15 Jahre Daten von Chandra und XMM-Newton sowie Daten des SWIFT-Weltraumteleskops, um zu zeigen, dass der Anstieg nicht nur auf einer längeren Beobachtungszeit beruht.

Was geschah, um den Anstieg zu verursachen? Laut der neuen Forschung gibt es zwei führende Ideen.

G2, das geheimnisvolle Objekt

Die erste Hypothese beinhaltet ein umstrittenes Objekt namens G2. 2011 gab eine Gruppe von Astronomen, die das Very Large Telescope in Chile nutzten, bekannt, dass dieser kosmische Draufgänger einen sehr engen Schwenk um Sgr A * machen würde. Was während dieser engen Annäherung passieren würde, war ein heißes Thema, denn Wissenschaftler konnten nicht sicher sagen, was G2 ist war - eine reine Staubwolke oder ein kompaktes Objekt, das von einer Staubwolke umgeben ist.

Wenn G2 ein festes Objekt ist, dann hätte es um Sgr A * herumschwingen sollen, ohne am Ereignishorizont vorbeigezogen zu werden, jenseits dessen nichts, nicht einmal Licht, entweichen kann. Aber wenn es reines Gas ist, sagten Wissenschaftler voraus, dass die Schwerkraft des Schwarzen Lochs es wie eine Rauchwolke schmieren würde, und eine beträchtliche Menge an Material würde Mittagessen für Sgr A * werden. Das würde theoretisch eine Zunahme des Lichts bewirken, das von der Region um das Schwarze Loch emittiert wird, denn wenn Material in ein Schwarzes Loch fällt, beschleunigt es schnell und verursacht, dass es Licht ausstrahlt.

Das heißt, wenn G2 eine Staubwolke ist, hätte es den Wissenschaftlern die erste Echtzeitbeobachtung eines schwarzen Lochs in Echtzeit ermöglicht. Zu beobachten, wie eine der monströsesten kosmischen Kreaturen des Universums eine Mahlzeit direkt in unserem eigenen Garten verschlingt, wäre eine einzigartige Gelegenheit für Wissenschaftler. Es würde ihnen erzählen, wie Schwarze Löcher über ihre Lebenszeit hinweg wachsen, und neue Einblicke in die seltsame Physik geben, die nahe dem Rand dieser extremen Gravitationsquellen stattfindet. Stellen Sie sich einen Wissenschaftler vor, der versucht, Löwen in freier Wildbahn zu studieren, aber nie zu sehen, wie sie ihre Beute jagen und verschlingen - G2 könnte Wissenschaftler endlich Sgr A * in Aktion sehen lassen.

Die Aufregung war ein greifbarer Vorbote für die Annäherung von G2 an Sgr A *. Andrea Ghez, Astrophysikerin an der Universität von Kalifornien in Los Angeles und einer der Wissenschaftler, die die Existenz von Sgr A * bestätigten, sagte, dies sei eines der "meistgesehenen Ereignisse in der Astronomie in meiner Karriere".

Und dann nichts.

Chandra sah nichts, noch beobachtete irgendein anderes Teleskop zu der Zeit.

Stefan Gillessen, Forscher am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Deutschland und einer der Hauptbefürworter der Gaswolke-Theorie, argumentierte, dass G2 immer noch eine reine Gaswolke sein könnte, aber dass die Dynamik von wie und wann es gezogen würde in Sgr A * waren anders als ursprünglich vorhergesagt. Wissenschaftler verstehen nicht vollständig, wie sich Material um ein schwarzes Loch herum verhalten könnte.

Der neue Vorschlag, dass Sgr A * Ende 2014 eine erhöhte Anzahl an hellen Fackeln veröffentlicht hat, könnte die fehlende Lichtshow sein, so Gabriel Ponti, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Max-Planck-Gruppe und Hauptautor der neuen Arbeit. Vielleicht dauerte das Material von G2 länger als erwartet, um in Richtung des Schwarzen Lochs zu fallen und auszustrahlen.

"Vor etwa einem Jahr dachten wir, [G2] hätte absolut keine Auswirkungen auf Sgr A *, aber unsere neuen Daten lassen vermuten, dass dies nicht der Fall ist", sagte Ponti in einer Erklärung von Chandra. [Schwarze Löcher des Universums in Bildern]

Eine Ansammlung von Fackeln

Ponti warnt, dass die neue Forschung die Verbindung zwischen der Fackelaktivität und G2 nicht bestätigen kann - es gibt keine Beweise dafür, dass es sich nicht nur um einen Zufall handelt. Außerdem weist das Papier darauf hin, dass Beobachtungen im Infrarotlicht zu zeigen scheinen, dass G2 seine Reise um Sgr A * überlebt hat, was darauf hindeutet, dass es sich nicht um eine reine Gaswolke handelt.

Dies schließt die Möglichkeit nicht aus, dass ein Teil des Gases von G2 in das Schwarze Loch gezogen wurde, aber es bedeutet, dass die Wissenschaftler ein neues Modell dafür haben müssten, wie viel Gas von G2 angesaugt werden könnte. Und das wirft die Frage auf, wie schnell sich Material durch die Region um ein Schwarzes Loch bewegt, und insbesondere um Sgr A *. Fließt es in einem fließenden, sich schnell bewegenden Strom, wie Sahne, die sich durch den Kaffee bewegt, zum klaffenden Schlund des Schwarzen Lochs? Oder ist es langsam, wie Melasse über Asphalt? Wenn dieser Ausbruch von Fackelaktivität auf G2 zurückzuführen ist, würde dies bedeuten, dass das Material sehr schnell fällt, so Haggard. In der Tat würde es nahe legen, dass sich das Material im freien Fall befindet, je näher es dem Ereignishorizont des Schwarzen Lochs kommt. [Die seltsamsten schwarzen Löcher im Raum]

Die Wahrscheinlichkeit einer G2-Verbindung zu der erhöhten Flare-Aktivität scheint mir schwach zu sein, sagte Haggard zu ProfoundSpace.org. Sie zieht eine alternative Möglichkeit vor - dass Schwarze Löcher normalerweise "Leuchtflecken-Clustering" oder Aktivitätsausbrüche zeigen, die von dem "durchschnittlichen" Verhalten abweichen, das sie die meiste Zeit aufweisen.

Ponti schreibt in seinem Blogbeitrag für die Chandra-Website, dass andere Schwarze Löcher, die Materie mit einer ähnlichen Rate wie Sgr A * anreichern (die aber millionenfach weniger massiv sind), auch "langfristige Modulation in ihren Abfackeleigenschaften" zeigen. (Ein weiterer Faktor, der berücksichtigt werden muss, ist, dass ein Objekt namens G1, das vor G2 entdeckt wurde und ähnlich aussieht, 2001 in ähnlichem Abstand an Sgr A * herangegangen ist, aber es gab "keinen besonderen Beweis dafür, dass etwas Ungewöhnliches als Ergebnis von G1s Passage passiert "Er stellt jedoch auch fest, dass" die Röntgenüberwachung zu dieser Zeit viel spärlicher war ".

Ein schwarzes Loch erhellen

Wissenschaftler versuchen immer noch zu verstehen, warum schwarze Löcher wie Sgr A * Flares in periodischen Clustern auslösen könnten, anstatt gleichmäßig über die Zeit. Es könnte damit zu tun haben, wie die Anziehungskraft des Schwarzen Lochs die Materie, die auf sie fällt, zerstört und sie vielleicht in Klumpen aufbricht, wie eine Perlenkette, die dann nacheinander fällt und jeweils ihre eigene Leuchtkraft erzeugt. Es könnte auch mit den magnetischen Eigenschaften des Schwarzen Lochs zu tun haben.

Das Event Horizon Telescope, ein weltweites Netzwerk von Radioteleskopen, widmet sich derzeit der Erforschung des monströsen Tieres, das im Herzen des galaktischen Hauses der Erde lebt. Bisher sind noch keine Daten aus dem Projekt hervorgegangen, aber die Zusammenarbeit könnte die besten Bilder eines Schwarzen Lochs liefern.

"Derzeit wissen wir nicht, ob die beobachtete Variation etwas mit G2 zu tun hat oder nicht und wir sind gespannt, was die neuen Daten aus dem Jahr 2015 ergeben", schrieb Ponti in einem Blogbeitrag auf der Chandra-Website der Harvard University .

Das Objekt, das als G2 bekannt ist, hat vielleicht keinen Snack für Sgr A * bereitgestellt, so wie viele Leute es erhofft hatten. Aber es ist dennoch ein faszinierendes Objekt, möglicherweise etwas, das Astronomen noch nie zuvor gesehen haben. Ghez Gruppe von Forschern an der UCLA haben vorgeschlagen, dass es zwei Sterne sein könnte, die zu einem verschmolzen, und sie fragen sich, ob diese Arten von zusammengelegten Sternen typisch sind um Sgr A *, und warum.

Sgr A * ist das nächste Beispiel, das wir von einer der faszinierendsten Kreaturen im Universum haben: Ein Objekt mit einer so starken Anziehungskraft, dass es Licht beugen oder es davon abhalten kann, jemals zu entkommen. Es gibt schwarze Löcher im Universum, die heller sind als ganze Galaxien, und andere, die fast vollständig unsichtbar sind. Die Wissenschaftler sind sich immer noch nicht sicher, ob das Fallen in ein schwarzes Loch bedeuten würde, dass sie in lange Streifen wie Spaghetti geschreddert oder durch das ganze Material, das jemals zuvor eingefallen ist, zerkleinert werden. Die Fackeln, die von Chandra und XMM entdeckt wurden, geben Hinweise darauf, was mit denen geschieht, die in die Höhle des kosmischen Löwen gelangen.