Astronomen haben möglicherweise zum ersten Mal ein „unsichtbares“ Schwarzes Loch entdeckt
Astronomen berühmt schnappte die erste dank des in seiner Gegenwart leuchtenden Materials immer direktes Bild eines Schwarzen Lochs im Jahr 2019. Aber viele Schwarze Löcher sind eigentlich fast unmöglich zu erkennen. Jetzt scheint ein anderes Team mit dem Hubble-Weltraumteleskop endlich etwas gefunden zu haben, das noch niemand zuvor gesehen hat: ein schwarzes Loch, das völlig unsichtbar ist. Die Forschung, die gewesen ist online gepostet und zur Veröffentlichung im Astrophysical Journal eingereicht wurde, muss noch von Experten begutachtet werden.
Schwarze Löcher sind das, was übrig bleibt, wenn große Sterne sterben und ihre Kerne kollabieren. Sie sind unglaublich dicht, mit einer so starken Schwerkraft, dass sich nichts schnell genug bewegen kann, um ihnen zu entkommen, einschließlich Licht. Astronomen sind gerne studieren Schwarze Löcher, weil sie uns viel darüber erzählen können, wie Sterne sterben. Indem wir die Massen von Schwarzen Löchern messen, können wir erfahren, was in den letzten Momenten der Sterne vor sich ging, als ihre Kerne kollabierten und ihre äußeren Schichten ausgestoßen wurden.
Es mag den Anschein haben, dass Schwarze Löcher per Definition unsichtbar sind – schließlich haben sie sich ihren Namen durch ihre Fähigkeit verdient, Licht einzufangen. Aber wir können sie immer noch durch die Art und Weise erkennen, wie sie dank ihrer starken Schwerkraft mit anderen Objekten interagieren. Hunderte von kleinen Schwarzen Löchern wurden durch die Art und Weise entdeckt, wie sie mit anderen Sternen interagieren.
Es gibt zwei unterschiedliche Ansätze für eine solche Erkennung. In „Röntgen-Doppelsterne„ – in dem ein Stern und ein Schwarzes Loch ein gemeinsames Zentrum umkreisen und dabei Röntgenstrahlen erzeugen – kann das Gravitationsfeld eines Schwarzen Lochs Material von seinem Begleiter ziehen. Das Material umkreist das Schwarze Loch und erwärmt sich dabei durch Reibung heißes Material glüht hell im Röntgenlicht, wodurch das Schwarze Loch sichtbar wird, bevor es in das Schwarze Loch gesaugt wird und verschwindet. Sie können auch Paare von Schwarzen Löchern erkennen, wenn sie miteinander verschmelzen, sich spiralförmig nach innen drehen und einen kurzen Blitz von Gravitationswellen aussenden, die sich kräuseln Freizeit.
Es gibt jedoch viele schurkische Schwarze Löcher, die durch den Weltraum treiben, ohne mit irgendetwas zu interagieren – was sie schwer zu erkennen macht. Das ist ein Problem, denn wenn wir keine isolierten Schwarzen Löcher entdecken können, können wir nichts darüber lernen wie sie entstanden sind und über den Tod der Sterne, von denen sie kamen.
Neue, dunkle Horizonte
Um ein solches unsichtbares Schwarzes Loch zu entdecken, musste das Wissenschaftlerteam über mehrere Jahre hinweg zwei unterschiedliche Arten von Beobachtungen kombinieren. Diese beeindruckende Leistung verspricht eine neue Möglichkeit, die zuvor schwer fassbare Klasse isolierter Schwarzer Löcher zu finden.
Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagt, dass massive Objekte Licht beugen werden, wenn es an ihnen vorbeifliegt. Das bedeutet, dass jedes Licht, das sehr nahe an einem unsichtbaren Schwarzen Loch vorbeigeht – aber nicht nahe genug, um darin zu landen – auf ähnliche Weise gebogen wird wie Licht, das durch eine Linse fällt. Das nennt man Gravitationslinsen, und kann erkannt werden, wenn ein Vordergrundobjekt mit einem Hintergrundobjekt ausgerichtet ist und sein Licht beugt. Die Methode wurde bereits verwendet, um alles zu untersuchen, von Galaxienhaufen bis hin zu Planeten um andere Sterne.
Die Autoren dieser neuen Forschungsarbeit kombinierten bei ihrer Suche nach Schwarzen Löchern zwei Arten von Gravitationslinsen-Beobachtungen. Es begann damit, dass sie das Licht eines entfernten Sterns entdeckten, das sich plötzlich vergrößerte und es kurz heller erscheinen ließ, bevor es wieder normal wurde. Sie konnten jedoch kein Vordergrundobjekt sehen, das die Vergrößerung durch den Prozess der Gravitationslinse verursachte. Das deutete darauf hin, dass es sich bei dem Objekt um ein einsames schwarzes Loch handeln könnte, etwas, das noch nie zuvor gesehen worden war. Das Problem war, dass es auch nur ein schwacher Stern gewesen sein könnte.
Herauszufinden, ob es sich um ein Schwarzes Loch oder einen schwachen Stern handelte, erforderte viel Arbeit, und hier kam die zweite Art von Gravitationslinsenbeobachtungen ins Spiel. Die Autoren nahmen sechs Jahre lang wiederholt Bilder mit Hubble auf und maßen, wie weit sich der Stern zu bewegen schien als sein Licht abgelenkt wurde.
Schließlich konnten sie so die Masse und Entfernung des Objekts berechnen, das den Linseneffekt verursachte. Sie fanden heraus, dass es etwa die siebenfache Masse unserer Sonne war, die sich etwa 5.000 Lichtjahre entfernt befindet, was weit weg klingt, aber tatsächlich relativ nah ist. Ein Stern dieser Größe und dieser Nähe sollte für uns sichtbar sein. Da wir es nicht sehen können, schlossen sie daraus, dass es sich um ein isoliertes Schwarzes Loch handeln muss.
So viele Beobachtungen mit einem Observatorium wie Hubble zu machen, ist nicht einfach. Das Teleskop ist sehr beliebt und es gibt viel Konkurrenz für seine Zeit. Und angesichts der Schwierigkeit, ein Objekt wie dieses zu bestätigen, könnten Sie denken, dass die Aussichten, mehr davon zu finden, nicht groß sind. Glücklicherweise stehen wir am Anfang einer Revolution in der Astronomie. Dies ist einer neuen Generation von Einrichtungen zu verdanken, einschließlich der laufenden Gaia-Umfrageund bevorstehende Vera-Rubin-Observatorium und Nancy Grace Römisches Weltraumteleskopdie alle wiederholte Messungen großer Teile des Himmels in beispielloser Detailgenauigkeit vornehmen werden.
Das wird für alle Bereiche der Astronomie enorm sein. Durch regelmäßige, hochpräzise Messungen von so viel Himmel können wir massenhaft Dinge untersuchen, die sich in sehr kurzen Zeitskalen ändern. Wir werden so unterschiedliche Dinge wie Asteroiden, explodierende Sterne, die als Supernovae bekannt sind, und Planeten um andere Sterne auf neue Weise untersuchen.
Wenn es um die Suche nach unsichtbaren Schwarzen Löchern geht, bedeutet dies, dass wir nicht nur das Finden von nur einem feiern, sondern bald so viele finden könnten, dass es zur Routine wird. Dadurch können wir die Lücken in unserem Verständnis des Todes von Sternen und der Entstehung von Schwarzen Löchern schließen.
Letztendlich wird es den unsichtbaren Schwarzen Löchern der Galaxie viel schwerer fallen, sich zu verstecken.
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