(ICRAR) Etwa 7.800 Lichtjahre entfernt, im Sternbild Schwan, liegt etwas ganz Besonderes schwarzes Loch . Es heißt V404 Cygni und im Jahr 2015 staunten Teleskope auf der ganzen Welt, als es aus dem Ruhezustand erwachte und im Laufe einer Woche Material von einem Stern verschlang.
Dieses eine Ereignis lieferte so viele Informationen, dass Astronomen es immer noch analysieren. Und sie haben gerade ein erstaunliches Ereignis entdeckt: relativistische Jets, die so schnell wackeln, dass ihre Richtungsänderung in nur wenigen Minuten sichtbar ist.
Und dabei stoßen sie mit hoher Geschwindigkeit Plasmawolken aus.
„Dies ist eines der außergewöhnlichsten Schwarzlochsysteme, die mir je begegnet sind“, sagte der Astrophysiker James Miller-Jones des International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) an der Curtin University in Australien bereits im April.
V404 Cygni ist ein binäres Mikroquasarsystem, das aus einem Schwarzen Loch mit etwa der neunfachen Sonnenmasse und einem Begleitstern, einem frühen Roten Riesen, der etwas kleiner als die Sonne ist, besteht.
Das Schwarze Loch verschlingt langsam den Roten Riesen; Das vom Stern abgesaugte Material umkreist das Schwarze Loch in Form einer Akkretionsscheibe, ein bisschen wie Wasser, das einen Abfluss umkreist. Die nächstgelegenen Regionen der Scheibe sind unglaublich dicht und heiß und extrem strahlend; und während sich das Schwarze Loch speist, schießt es vermutlich aus seinen Polen starke Plasmastrahlen aus.
Wissenschaftler kennen den genauen Mechanismus hinter der Jet-Produktion nicht. Sie gehen davon aus, dass Material vom innersten Rand der Akkretionsscheibe entlang geschleust wird Magnetfeldlinien des Schwarzen Lochs , die als Synchrotron fungieren, um die Teilchen zu beschleunigen, bevor sie sie mit enormen Geschwindigkeiten abfeuern.
Aber die wackeligen Jets von V404 Cygni, die zu unterschiedlichen Zeiten, in so schnell wechselnden Zeitskalen und mit Geschwindigkeiten von bis zu 60 Prozent der Lichtgeschwindigkeit in verschiedene Richtungen schießen, sind eine Klasse für sich.
„Wir glauben, dass die Materiescheibe und das Schwarze Loch falsch ausgerichtet sind“ sagte Miller-Jones . „Dies scheint dazu zu führen, dass der innere Teil der Scheibe wie ein Kreisel wackelt und Feuer in verschiedene Richtungen austritt, wenn sie ihre Ausrichtung ändert.“
Es sei ein bisschen wie ein Kreisel, der zu wackeln beginnt, wenn er langsamer wird, sagten die Forscher. Diese Änderung der Rotationsachse eines Spinnkörpers nennt man Präzession . In diesem speziellen Fall haben wir mit freundlicher Genehmigung von Albert Einstein eine praktische Erklärung dafür.
In seiner Theorie von generelle Relativität , Einstein sagte einen Effekt namens voraus Frame-Ziehen . Während es sich dreht, ist das Gravitationsfeld eines rotierenden Schwarzen Lochs so intensiv, dass es die Raumzeit praktisch mit sich reißt. (Dies ist einer der Effekte Wissenschaftler hofften zu beobachten, als sie ein Foto machten von Dunkelheit .)
Im Fall von V404 Cygni hat die Akkretionsscheibe einen Durchmesser von etwa 10 Millionen Kilometern (6,2 Millionen Meilen). Die Fehlausrichtung der Rotationsachse des Schwarzen Lochs mit der Akkretionsscheibe hat die inneren paar tausend Kilometer dieser Scheibe verformt.
Der Frame-Dragging-Effekt zieht dann den verzerrten Teil der Scheibe zusammen mit der Rotation des Schwarzen Lochs mit sich, wodurch der Jet in alle Richtungen davongeschleudert wird. Darüber hinaus ist der innere Teil der Akkretionsscheibe aufgebläht wie ein fester Donut, der ebenfalls präzediert.
„Dies ist der einzige Mechanismus, der uns einfällt und der die schnelle Präzession erklären kann, die wir in V404 Cygni sehen.“ sagte Miller-Jones .
Es ist so schnell, dass die übliche Methode, die Radioteleskope zur Abbildung des Weltraums verwenden, praktisch nutzlos war. Normalerweise sind diese Geräte auf Langzeitbelichtungen angewiesen, beobachten eine Region mehrere Stunden lang und bewegen sich über den Himmel, um ihr Ziel zu verfolgen. Aber in diesem Fall erzeugte die Methode Bilder, die zu unscharf waren, um von Nutzen zu sein.
Also musste das Team eine andere Methode anwenden, indem es 103 Einzelbilder mit Belichtungszeiten von nur 70 Sekunden aufnahm und sie zu einem Film zusammenfügte – und tatsächlich gab es da die wackeligen, wackeligen Raumzeit-Jets.
„Wir waren überwältigt von dem, was wir in diesem System sahen – es war völlig unerwartet“, sagte der Physiker Greg Sivakoff der University of Alberta.
„Die Entdeckung dieses astronomischen Phänomens hat unser Verständnis dafür vertieft Schwarze Löcher und Galaxienbildung kann funktionieren. Es verrät uns etwas mehr über die große Frage: „Wie sind wir hierher gekommen?“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur .
Eine Version dieses Artikels wurde erstmals im April 2019 veröffentlicht.