Astronomen berichten über das erste wandernde Schwarze Loch in unserer Galaxie

Wie eine uralte Strickjacke sollte die Milchstraße unbedingt durchdrungen werden Schwarze Löcher .

Nach unseren besten Schätzungen dürften es so viele sein 10 Millionen bis 1 Milliarde Schwarze Löcher mit Sternmasse da draußen, die friedlich und ruhig durch die Galaxie treiben. Es gibt nur ein Problem, wenn es darum geht, sie zu zählen: Sofern es ihnen nicht gelingt, vorbeiziehende Materie in ihrem Gravitationsfeld einzufangen, sind sie im Grunde genommen unsichtbar.

Unsichtbar bedeutet jedoch nicht, dass man es nicht erkennen kann. Einem internationalen Wissenschaftlerteam ist es erstmals gelungen, einen einsamen, ruhenden Menschen zu entdecken schwarzes Loch knapp 5.200 Lichtjahre entfernt. Ihre Entdeckung muss noch einem Peer-Review unterzogen werden und wurde auf den Preprint-Server hochgeladen arXiv .

Wie haben Sie das geschafft? Nun, da wir derzeit nicht (und möglicherweise nie) über die Werkzeuge verfügen, um ein Schwarzes Loch direkt zu untersuchen, müssen wir seine Auswirkungen auf den Raum um es herum beobachten. Bei einem ruhenden Schwarzen Loch ist dieser Effekt gravitativ. Und weil das Gravitationsfeld eines Schwarzen Lochs so extrem ist, verzerrt und verdreht es jegliches Licht, das durch das Loch wandern könnte.

Als also etwas Unsichtbares das Licht eines entfernten Sterns verstärkte und ihn seltsam heller erscheinen ließ, wussten die Astronomen, dass es wahrscheinlich ein Gravitationsfeld gab, durch das er wanderte.

Dieses Phänomen wird Gravitationsmikrolinseneffekt genannt und wir haben es verwendet, um kleine, dunkle Objekte zu identifizieren, die sonst für unsere Teleskope möglicherweise zu schwer zu erkennen wären. Aber dies ist das erste Mal, dass wir ein einzelnes Schwarzes Loch sehen.

„Wir berichten über die erste eindeutige Entdeckung und Massenmessung eines isolierten Schwarzen Lochs mit Sternmasse.“ schrieb ein Team von Astronomen unter der Leitung von Kailash Sahu vom Space Telescope Science Institute.

„Wir zeigen, dass die Linse kein nachweisbares Licht aussendet, das außerdem eine größere Masse hat, als es für einen Weißen Zwerg möglich wäre.“ Neutronenstern , bestätigt seine Natur als schwarzes Loch.'

Gravitationsmikrolinsen treten auf, wenn ein Objekt mit einem Gravitationsfeld fast genau vor einem entfernten Stern vorbeizieht.

Dieses Gravitationsfeld verursacht eine Krümmung der Raumzeit; Wenn Licht durch das Gravitationsfeld wandert, folgt es dieser Krümmung, wodurch sich sein Weg effektiv „biegt“. Dadurch wird das Licht vergrößert und auch die scheinbare Position des entfernten Sterns geringfügig verschoben.

Frühere Mikrolinsenereignisse haben dazu geführt Entdeckungen von Exoplaneten Und Sterne, die zu dunkel sind, um sie zu sehen . Experimente zur Überwachung des Himmels entdecken jedes Jahr Tausende von Mikrolinsenereignissen; Bei den meisten von ihnen handelt es sich um Sterne, die sich vor anderen Sternen bewegen, was nicht verwunderlich ist, wenn man bedenkt, wie viele Sterne es da draußen gibt.

Am 2. Juni 2011 zeichneten zwei separate Mikrolinsen-Untersuchungen – das Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) und Microlensing Observations in Astrophysics (MOA) – unabhängig voneinander ein Ereignis auf, das am 20. Juli seinen Höhepunkt erreichte.

Dieses Ereignis mit dem Namen MOA-2011-BLG-191/OGLE-2011-BLG-0462 (abgekürzt zu MOA-11-191/OGLE-11-0462, weil es ein Bissen ist) war bemerkenswert. Es war nicht nur ungewöhnlich lang, etwa 270 Tage, sondern zeigte auch eine ungewöhnlich hohe Vergrößerung. Da Ereignisse mit hoher Vergrößerung empfindlich auf Störungen reagieren, wie sie beispielsweise von einem Planeten aus beobachtet werden können, der das Linsenobjekt umkreist, kamen Wissenschaftler zusammen, um Folgebeobachtungen durchzuführen und Analysen durchzuführen.

Die Region wurde bis 2017 bei acht verschiedenen Gelegenheiten mit dem Hubble-Weltraumteleskop beobachtet. Mit diesen Daten bewaffnet begannen Sahu und sein Team mit der Berechnung von Zahlen und stellten fest, dass die Daten am besten auf ein Schwarzes Loch und nicht auf ein Schwarzes Loch passten Stern.

Tatsächlich konnten sie sogar Messungen des Schwarzen Lochs durchführen. Die im Licht des fernen Sterns beobachteten Veränderungen ermöglichten es dem Team, seine Masse und Bewegung zu berechnen. Sie fanden heraus, dass das Schwarze Loch eine Masse hat, die etwa dem 7,1-fachen der Masse der Sonne entspricht. Das würde seinen Ereignishorizont etwa gerade noch vergrößern 42 Kilometer (26 Meilen) breit.

Nehmen Sie sich einen Moment Zeit, um darüber zu staunen. Wissenschaftler konnten ein unsichtbares Objekt entdecken, das weniger als ein Zehntel der Länge des Grand Canyon aus über 5.000 Lichtjahren Entfernung durch die Untersuchung des wechselnden Lichts eines weiter entfernten Sterns. Das ist verdammt großartig.

Und hier wird es noch cooler. Das Team berechnete, wie schnell sich dieses Objekt durch die Milchstraße bewegt: 45 Kilometer (28 Meilen) pro Sekunde. Das macht es nicht zu irgendeinem Schwarzen Loch, sondern zu einem außer Kontrolle geratenen Schwarzen Loch.

Es wurde wahrscheinlich ins All geschleudert, als sein Vorläuferstern in einer Supernova explodierte. Wenn eine solche Supernova-Explosion einseitig verläuft, kann die ungleichmäßige Kraft den kollabierten Kern des Sterns in den Weltraum schleudern, was wir als Geburtsstoß bezeichnen. Diese Sterne haben wir schon einmal gesehen: Weißer Zwerg LP 40-365 Und Drücken Sie PSR J0002+6216 sind zwei Beispiele.

Eine Studie aus dem Jahr 2019 ergab, dass dies der Fall sein könnte Millionen von natürlicherweise getretenen Schwarzen Löchern Mit hoher Geschwindigkeit um die Milchstraße sausen. Es wäre unglaublich cool, wenn MOA-11-191/OGLE-11-0462 einer von ihnen wäre.

Es ist möglich, dass das Objekt durch eine Region mit hoher Dichte im Weltraum driftet. Zukünftige Arbeiten, so die Forscher, könnten den Einsatz empfindlicher Röntgenteleskope beinhalten, um festzustellen, ob das mutmaßliche Schwarze Loch Material aus dem es umgebenden interstellaren Medium ansammelt.

Darüber hinaus könnten zukünftige Instrumente noch mehr isolierte Schwarze Löcher mit Sternmasse entdecken. Sobald eine Population entdeckt und untersucht wurde, können wir diese Daten nutzen, um mehr über MOA-11-191/OGLE-11-0462 und die Schwarzen Löcher, die die Milchstraße im Allgemeinen bewohnen, zu erfahren.

Die Forschung des Teams wurde eingereicht Das Astrophysikalische Journal und ist verfügbar unter arXiv .