Bietet ein entferntes Schwarzes Loch eine neue Definition von Schmerz und Leiden?
Das Schwarze Loch mit dem Namen XJ1500 + 0154 scheint das reale Äquivalent der Grube von Carkoon zu sein, dem Nistplatz des allmächtigen Sarlacc in Star Wars, der seine Opfer langsam verdaute.
Vor über zehn Jahren hat dieses riesige Schwarze Loch einen Stern zerrissen und seitdem ein sehr langes Mittagessen fortgesetzt, bei dem die Überreste der Sterne gefressen wurden. Astronomen haben diese langsame „Verdauung“ sorgfältig überwacht, da sie für sogenannte Tidal Disruption Events (TDEs) so ungewöhnlich ist, dass Gezeitenkräfte von Schwarzen Löchern Sterne zerreißen.
"Wir haben den spektakulären und anhaltenden Tod eines Sterns miterlebt", sagte Dacheng Lin von der Universität von New Hampshire in Durham, New Hampshire, der die Beobachtungen dieses Ereignisses leitete. "Seit den 1990er Jahren wurden Dutzende von Ereignissen mit Gezeitenstörungen festgestellt, aber keines, das fast so lange hell blieb wie dieses."
Dieses jahrzehntelange Fest dauerte zehnmal länger als jedes andere beobachtete TDE.
XJ1500 + 0154 befindet sich in einer kleinen Galaxie etwa 1,8 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt. Drei Teleskope haben dieses Röntgenereignis überwacht: das Chandra-Röntgenobservatorium, der Swift-Satellit und das XMM-Newton.
TDEs unterscheiden sich von einer anderen, häufigeren Schwarzloch-bezogenen Röntgenquelle in der Galaxie, den aktiven galaktischen Kernen (AGN). Wie die Verdauung des Sarlacc können AGNs wirklich Tausende von Jahren dauern. Dies sind supermassereiche Schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien, die das umgebende Gas ansaugen und „reichlich Strahlung, einschließlich Röntgenstrahlen, emittieren“, erklärte Lin in einem Blogbeitrag auf der Chandra-Website. "Die Strahlung von AGNs variiert nicht sehr, da sich das sie umgebende Gas über einen großen Maßstab erstreckt und Zehntausende von Jahren dauern kann."
Im Gegensatz dazu sind TDEs relativ kurzlebig und dauern nur wenige Monate. Während einer TDE wird ein Teil der Sterntrümmer mit hoher Geschwindigkeit nach außen geschleudert, während der Rest in Richtung des Schwarzen Lochs fällt. Während es sich nach innen bewegt, um vom Schwarzen Loch verbraucht zu werden, erwärmt sich das Material auf Millionen Grad und erzeugt eine deutliche Röntgenfackel.
XJ1500 + 0154 hat eine außerordentlich lange, helle Phase geliefert, die sich über zehn Jahre erstreckt. Lin und sein Team sagten, eine Erklärung könnte der massereichste Stern sein, der jemals während einer TDE vollständig auseinandergerissen wurde.
"Damit das Ereignis bei so hoher Leuchtkraft so lange anhält, muss ein relativ massereicher Stern, etwa doppelt so groß wie die Sonnenmasse, vollständig zerstört werden", schrieb Lin. „Eine Störung derart massereicher Sterne durch das SMBH ist jedoch sehr unwahrscheinlich, da so massive Sterne in den meisten Galaxien selten sind, es sei denn, die Galaxie ist jung und bildet aktiv Sterne, wie in unserem Fall.
Eine weitere wahrscheinlichere Erklärung ist, dass dies die erste beobachtete TDE ist, bei der ein kleinerer Stern vollständig auseinandergerissen wurde.
Lin sagte auch, dass dieses Ereignis weitreichende Auswirkungen auf die Physik des Schwarzen Lochs hat.
"Um die superlange Dauer unserer Veranstaltung vollständig zu erklären, müssen die jüngsten theoretischen Fortschritte bei der Untersuchung von TDEs angewendet werden", schrieb er. „In den letzten zwei Jahren stellten mehrere Gruppen unabhängig voneinander fest, dass es nach dem Aufbrechen des Sterns lange dauern kann, bis sich die Sterntrümmer auf der Akkretionsscheibe und in der SMBH festsetzen. Daher kann sich das Ereignis viel langsamer entwickeln als bisher angenommen. “
Darüber hinaus zeigen die Röntgendaten auch, dass die Strahlung von Material, das dieses Schwarze Loch umgibt, die sogenannte Eddington-Grenze, die als Gleichgewicht zwischen dem nach außen gerichteten Strahlungsdruck des heißen Gases und dem nach innen gerichteten Zug der Schwerkraft definiert ist, konstant überschritten hat des Schwarzen Lochs.
Das Sehen von Beweisen für ein derart schnelles Wachstum kann Astronomen helfen, zu verstehen, wie supermassereiche Schwarze Löcher Massen erreichen konnten, die etwa eine Milliarde Mal höher waren als die Sonne, als das Universum nur etwa eine Milliarde Jahre alt war.
"Diese Veranstaltung zeigt, dass Schwarze Löcher wirklich außerordentlich schnell wachsen können", sagte Co-Autorin Stefanie Komossa von der QianNan Normal University für Nationalitäten in Duyun City, China. "Dies kann helfen zu verstehen, wie frühreife Schwarze Löcher entstanden sind."
Lin und sein Team werden dieses Ereignis weiterhin überwachen und erwarten, dass die Röntgenhelligkeit in den nächsten Jahren nachlässt, was bedeutet, dass die Versorgung mit „Lebensmitteln“ für dieses lange Mittagessen bald aufgebraucht sein wird.
Zur weiteren Lektüre:
Papier: Ein wahrscheinlich zehn Jahre andauerndes Ereignis mit anhaltenden Gezeitenstörungen
Lins Blogbeitrag auf der Chandra-Website
Chandra Pressemitteilung
Zusätzliche Bilder und Informationen von Chandra
