Nahaufnahme eines Sterns in der Nähe eines supermassereichen Schwarzen Lochs (künstlerische Darstellung). (ESA/Hubble, ESO, M. Kornmesser) Was passiert, wenn ein Stern einem Supermassereichen zu nahe kommt? schwarzes Loch ? Die offensichtliche Geschichte ist, dass es aufgesaugt wird und nie wieder gesehen wird. Ein Teil des Materials wird auf dem Weg dorthin überhitzt und gibt große Mengen Strahlung ab – meist Röntgenstrahlung. Das ist keine falsche Erklärung, nur unvollständig.
Dank eines Astronomenteams der University of California in Berkeley steckt hinter der Geschichte noch mehr. Sie verwendeten einen speziellen Spektrographen am Lick-Observatorium, um ein Ereignis einer Gezeitenstörung zu untersuchen. Dort traf ein Stern auf ein Schwarzes Loch. Was sie fanden, war überraschend.
Beobachten, wie ein zum Scheitern verurteilter Stern davonwirbelt
Supermassereiche Schwarze Löcher kommen in Galaxien vor im gesamten Universum. Wenn ein Stern in die Nähe eines Sterns wandert, passieren seltsame Dinge. Die Anziehungskraft reißt den Stern auseinander und dehnt einen Teil seiner Materie in einem Prozess aus, der „Spaghettifizierung“ genannt wird.
Jüngste Studien zu Gezeitenstörungen deuten darauf hin, dass auch andere Dinge passieren. Beispielsweise schicken starke Winde, die vom Ereignis nach außen strömen, einen Teil der Materie des dem Untergang geweihten Sterns in den Weltraum. Es ist alles Teil seiner Verrücktheit.
„Eines der verrücktesten Dinge, die ein supermassereiches Schwarzes Loch tun kann, ist, einen Stern durch seine enormen Gezeitenkräfte zu zerfetzen“, sagte Teammitglied Wenbin Lu, Assistenzprofessor für Astronomie an der UC Berkeley.
„Diese stellaren Gezeitenstörungsereignisse sind eine der wenigen Möglichkeiten, mit denen Astronomen auf die Existenz supermassereicher Sterne schließen können.“ Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien und messen deren Eigenschaften. Aufgrund des extremen Rechenaufwands bei der numerischen Simulation solcher Ereignisse verstehen Astronomen die komplizierten Prozesse nach einer Gezeitenstörung jedoch immer noch nicht.“
Deshalb ist es so wichtig, einen echten Stern zu studieren, während er seinem Untergang entgegengeht. Die Berkeley-Gruppe hat sich bei einer Veranstaltung namens „AT2019qiz“ auf eines konzentriert, das einem Schwarzen Loch zu nahe gekommen ist.
Die Katastrophe ereignete sich etwa 215 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt in einer Spiralgalaxie im Sternbild Eridanus. Als der Stern spiralförmig in die Akkretionsscheibe eindrang, wurde er zerfetzt.
Dann geschah etwas wunderbar Unerwartetes. Und es erforderte besondere Anstrengung, es zu sehen.
Eine polarisierte Sicht auf die Aktion
Da das Störungsereignis im optischen Licht recht hell aussah, beschlossen die Teammitglieder, es im polarisierten Licht zu untersuchen, um ein besseres Gefühl für das Geschehen zu bekommen. Polarisierte Lichtwellen breiten sich in einer einzigen Ebene aus, wodurch die Intensität des Lichts verringert wird. (Dies ist das gleiche Prinzip wie bei polarisierten Sonnenbrillen, um Blendung zu reduzieren.)
In diesem Fall ermöglichte die Verwendung von polarisiertem Licht dem Team, die Folgen der Zerkleinerung des Sterns zu sehen. Normalerweise bekommen sie das nicht zu sehen. Basierend auf Beobachtungen anderer ähnlicher Ereignisse sahen sie auch nicht die erwartete Menge an Röntgenstrahlen. Also, was war los?
Für AT2019qiz ergaben die spektropolarimetrischen Beobachtungen, dass ein Großteil der Sternmaterie es nie in den hungrigen Schlund des Schwarzen Lochs geschafft hat. Einige wurden im Weltraum verschmiert. Allerdings erzeugten die starken Winde des Schwarzen Lochs auch eine kugelsymmetrische Hochgeschwindigkeitswolke aus übriggebliebenem Sternenmaterial. Das Team erreichte eine Geschwindigkeit von etwa 10.000 Kilometern pro Sekunde. Diese Wolke sorgte definitiv für einige Überraschungen.
„Dies ist das erste Mal, dass jemand die Form der Gaswolke um einen von Gezeiten beeinflussten Stern ableitet“, sagte Alex Filippenko, Professor für Astronomie an der UC Berkeley und Mitglied des Forschungsteams.
Ein zerfetzter Stern liefert Hinweise auf ähnliche Ereignisse
Dieser einzigartige Blick auf die Störung eines Sterns erklärt, warum Astronomen bei diesem und anderen ähnlichen Gezeitenstörungsereignissen keine großen Mengen hochenergetischer Röntgenstrahlung gesehen haben. Die starken Winde haben die Wolke erzeugt und die Wolke blockiert einen Großteil der energiereichen Strahlung der Störung.
„Die Leute haben andere Anzeichen dafür gesehen, dass bei diesen Ereignissen Wind entsteht“, sagte Koshore Patra, ein Doktorand und Hauptautor der Studie.
„Ich denke, diese Polarisationsstudie macht diesen Beweis definitiv stärker, in dem Sinne, dass man ohne ausreichend Wind keine sphärische Geometrie erhalten würde.“ „Die interessante Tatsache hier ist, dass ein erheblicher Teil der Materie im Stern, die sich spiralförmig nach innen bewegt, letztendlich nicht in das Schwarze Loch fällt – sie wird vom Schwarzen Loch weggeblasen.“
Was kommt als nächstes?
Die Verwendung von polarisiertem Licht ist ein wichtiges Werkzeug, um zu untersuchen, was passiert, wenn andere Sterne auf supermassereiche Schwarze Löcher treffen. Es ermöglicht Astronomen auch Zugang zu Ereignissen in der Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs. Es ist keine leichte Aufgabe.
„Diese Störungsereignisse sind so weit entfernt, dass man sie nicht wirklich auflösen kann, sodass man die Geometrie des Ereignisses oder die Struktur dieser Explosionen nicht untersuchen kann“, betonte Filippenko. „Aber die Untersuchung polarisierten Lichts hilft uns tatsächlich, einige Informationen über die Verteilung der Materie in dieser Explosion abzuleiten oder, in diesem Fall, wie das Gas – und möglicherweise die Akkretionsscheibe – um dieses Schwarze Loch herum geformt ist.“
Polarisiertes Licht dieser Art heller „Eruptionen“ ist ein wertvolles Werkzeug zur Kartierung dieser Ereignisse. Letztendlich könnten solche Beobachtungen dazu beitragen, ein „tomografisches“ Bild eines Gezeitenstörungsereignisses zu erstellen, während es sich entwickelt – selbst wenn es in einer weit, weit entfernten Galaxie stattfindet.
Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Universum heute . Lies das originaler Artikel .