Astronomen haben ein Schwarzes Loch gefilmt, das Jets mit nahezu Lichtgeschwindigkeit ausstößt

MAXI J1820 im Röntgenbild (Einschub) mit markierter Position in einem optischen Bild. (Chandra/Espinasse et al., 2020)

Das Chandra-Röntgenobservatorium hat ein weit entferntes Objekt entdeckt schwarzes Loch Dabei werden Materialstrahlen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit herausgeschossen. Keine Sorge, dieses Biest ist etwa 10.000 Lichtjahre von uns entfernt. Es ist eher ein Spektakel als eine Gefahr.

Aber es ist ein Spektakel voller wissenschaftlicher Erkenntnisse.

Ich weiß, was Sie denken könnten. Eine Version von „Ich dachte, nichts könnte einem Schwarzen Loch entkommen?“ Du hast recht, nichts kann. Aber dieses Material kommt nicht wirklich aus dem Schwarzen Loch. Es kommt von der Materie, die um das Schwarze Loch kreist und durch diese Bewegung erhitzt wird.



Diese Materialstrahlen werden astrophysikalische Jets oder relativistische Jets genannt. Sie werden von wirbelnden Materialscheiben, sogenannten Akkretionsscheiben, emittiert.

Diese Festplatten können sich in der Nähe von Dingen wie befinden Pulsare und Neutronensterne, oder wie in diesem Fall, um ein Schwarzes Loch.

Dieses besondere Schwarze Loch trägt den Namen MAXI J1820+070. Es handelt sich um ein Schwarzes Loch mit stellarer Masse, etwa achtmal so massereich wie unsere Sonne. Und es hat einen Freund, einen binären Begleiter. Aber der Begleiter ist kein weiteres Schwarzes Loch, sondern ein Stern.

Der Begleiter hat etwa die halbe Masse der Sonne. Der Zusammenhang ist also klar: Das massereichere Schwarze Loch dominiert seinen stellaren Begleiter. Dabei wird Material vom Stern auf seine Akkretionsscheibe abgetragen.

Das Material auf der Diskette hat kein Schicksal. Ein Großteil davon wird in das Schwarze Loch gezogen. Sobald es den Ereignishorizont überschreitet, heißt es, soweit wir das beurteilen können, für immer. Doch nicht die gesamte Materie verschwindet im Schwarzen Loch. Material in der Scheibe kann lange Zeit um das Schwarze Loch rotieren.

Von dort kommen die Jets. Ein Teil des Materials in der Scheibe verlässt die Scheibe über die Jets, und die Jets sind gezwungen, den magnetischen Feldlinien zu folgen, die in der Nähe des Schwarzen Lochs liegen. Dadurch stehen sich zwei relativistische Jets gegenüber: einer im Norden und einer im Süden.

Chandra konnte auf der Grundlage von vier Beobachtungen einen Film über diese Jets drehen; jeweils eine im November 2018 und im Februar, Mai und Juni 2019.

Die Ergebnisse dieser Beobachtungen werden in einem Artikel mit dem Titel „ Relativistische Röntgenstrahlen aus dem Röntgendoppelsystem MAXI J1820+070 des Schwarzen Lochs .' Die Hauptautorin ist Mathilde Espinasse von der Université de Paris. Der Artikel ist veröffentlicht in Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe .

Bei diesen Jets ist ein ungewöhnliches Phänomen zu beobachten. Wenn Astronomen ihre Geschwindigkeit messen, bewegt sich der Nordstrahl mit 60 Prozent der Lichtgeschwindigkeit von uns weg.

Doch der südliche Jet, der sich auf uns zubewegt, wird mit 160 Prozent Lichtgeschwindigkeit gemessen. Was wir alle wissen, ist unmöglich. (Das wissen wir alle, oder?)

Was hier im Spiel ist, ist etwas namens „ superluminale Bewegung .'

Bei der überluminalen Bewegung scheint der auf den Beobachter zuströmende Materialstrahl die Lichtgeschwindigkeitsgrenze zu überschreiten. Aber es ist nicht.

Was passiert, ist, dass sich der Materialstrahl selbst nahezu mit Lichtgeschwindigkeit bewegt. Und das vom Material ausgehende Licht bewegt sich mit, nun ja, Lichtgeschwindigkeit. Es hat keine Wahl. Zusammengenommen entsteht dadurch die Illusion, dass das Licht selbst die Lichtgeschwindigkeitsgrenze durchbricht.

Tatsächlich bewegen sich die Materialstrahlen beide mit der gleichen Geschwindigkeit: etwas mehr als 80 Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Und das Licht beider Jets bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit.

Das MAXI J1820+070-System wurde bereits zuvor beobachtet. Es gibt nur zwei weitere bekannte Beispiele für ein Schwarzes Loch mit Sternmasse, das Jets aussendet, die sich so schnell fortbewegen. Daher ist MAXI für Astronomen wichtig.

A Papier 2019 präsentierte einige Beobachtungen von Ausbrüchen von MAXI J1820+070 im gesamten elektromagnetischen Spektrum. Zu diesem Zeitpunkt hatte das Schwarze Loch einige sehr helle Ausbrüche gezeigt, die sich insbesondere in Radioemissionen zeigten.

Diese Arbeit untersuchte den Akkretionsprozess und zeigte, dass die innere Akkretionsscheibe während der Helligkeitsausbrüche stabil blieb. Diese Forscher sagten auch, dass ihr Artikel nur einen kleinen Teil der verfügbaren Daten zu den Ausbrüchen abdeckte.

Dieses Papier ist zumindest teilweise eine Fortsetzung des Papiers aus dem Jahr 2019. Aber in der früheren Arbeit wurden die Jets anhand von Radioemissionen entdeckt, während sich diese auf Röntgenemissionen konzentrierte. Es wurden nicht nur Chandra-Beobachtungen verwendet, sondern auch VLA Und MeerKAT Beobachtungen. Diese Beobachtungen verdoppelten auch die Zeit, die die Jets in der vorherigen Studie beobachtet wurden.

Das Team hinter diesem Papier sagt, dass bei diesen beiden Ausbrüchen im Jahr 2018 über 400 Millionen Pfund Material in den Weltraum geschleudert wurden. Diese Menge entspricht in etwa der Menge Material, die das Schwarze Loch in nur wenigen Stunden auf seiner Akkretionsscheibe sammeln könnte.

Die Jets selbst sind sowohl Material als auch Energie. Der größte Teil der Energie in den Jets wird freigesetzt, wenn die Teilchen mit anderem Material um das Schwarze Loch herum interagieren. Die Jets selbst kollidieren mit diesem Material und erzeugen ebenfalls Stoßwellen.

A Pressemitteilung vergleicht sie mit Schallausbrüchen von Überschallflugzeugen in der Erdatmosphäre. Wenn diese Jets mit der interstellaren Materie kollidieren, erzeugen sie Teilchenenergien, die höher sind als die, die im interstellaren Material erzeugt werden Large Hadron Collider .

Wie die Autoren in ihrer Arbeit schreiben, deuten die Beweise „… darauf hin, dass der Großteil der Energie der Jets nicht abgestrahlt wird und freigesetzt wird, sobald sie mit dem umgebenden Medium interagieren.“

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Universum heute . Lies das originaler Artikel .

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