Im Zentrum unserer Milchstraße lebt ein Gigant. Ein Objekt, das so massiv ist, dass nichts seiner Anziehungskraft entgehen kann, nicht einmal Licht. Tatsächlich glauben wir, dass die meisten Galaxien eine davon haben. Sie sind natürlich supermassereiche Schwarze Löcher.
Supermassive Schwarze Löcher sind Sterne, die zu einer Singularität zusammengebrochen sind. Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie sagte ihre Existenz voraus. Und diese Schwarzen Löcher sind von einem sogenannten Ereignishorizont umgeben, der so etwas wie der Punkt ist, an dem keine Rückkehr mehr möglich ist, wenn etwas dem Schwarzen Loch zu nahe kommt. Aber bisher hat noch niemand die Existenz des Ereignishorizonts bewiesen.
Einige Theoretiker glauben, dass etwas anderes im Zentrum von Galaxien liegen könnte, ein supermassives Objektereignis, das seltsamer ist als ein supermassives Schwarzes Loch. Theoretiker glauben, dass diese Objekte das Schicksal eines Schwarzen Lochs irgendwie vermieden haben und nicht zu einer Singularität zusammengebrochen sind. Sie hätten keinen Ereignishorizont und stattdessen eine feste Oberfläche.
„Unser Ziel ist es, diese Idee eines Ereignishorizonts in eine experimentelle Wissenschaft umzuwandeln und herauszufinden, ob tatsächlich Ereignishorizonte existieren oder nicht“ - Pawan Kumar, Professor für Astrophysik an der University of Texas in Austin.
Ein Forscherteam der University of Texas in Austin und der Harvard University hat sich mit dem Problem befasst. Wenbin Lu, Pawan Kumar und Ramesh Narayan wollten etwas Licht in das Problem des Ereignishorizonts bringen. Sie wunderten sich über das Objekt mit fester Oberfläche und darüber, was passieren würde, wenn ein Objekt wie ein Stern damit kollidierte. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse in den monatlichen Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
"Unser Ziel ist es, diese Idee eines Ereignishorizonts in eine experimentelle Wissenschaft umzuwandeln und herauszufinden, ob es tatsächlich Ereignishorizonte gibt oder nicht", sagte Pawan Kumar, Professor für Astrophysik an der University of Texas in Austin, in einer Presse Veröffentlichung.
Da ein Schwarzes Loch ein Stern ist, der zu einer Singularität zusammengebrochen ist, hat es keine Oberfläche und stattdessen einen Ereignishorizont. Wenn sich jedoch die andere Theorie als wahr herausstellt und das Objekt eine feste Oberfläche anstelle eines Ereignishorizonts hat, wird jedes mit ihm kollidierende Objekt zerstört. Wenn ein Stern mit dieser harten Oberfläche kollidieren und zerstört werden sollte, vermutete das Team, würde das Gas des Sterns das Objekt einhüllen und monatelang oder sogar jahrelang hell leuchten.
Wenn dies der Fall war, wusste das Team, wonach es suchen musste. Sie haben auch herausgefunden, wie oft dies passieren würde.
"Wir haben die Rate der Sterne geschätzt, die auf supermassereiche Schwarze Löcher fallen", sagte Lu in derselben Pressemitteilung. „Fast jede Galaxie hat eine. Wir haben nur die massereichsten betrachtet, die ungefähr 100 Millionen Sonnenmassen oder mehr wiegen. Es gibt ungefähr eine Million von ihnen innerhalb weniger Milliarden Lichtjahre von der Erde. “
Jetzt brauchten sie eine Möglichkeit, den Himmel nach diesen Objekten zu durchsuchen, und sie fanden sie in den Archiven des Pan-STARRS-Teleskops. Pan-STARRS ist ein 1,8-Meter-Teleskop in Hawaii. Dieses Teleskop hat kürzlich eine Vermessung der Hälfte der nördlichen Himmelshalbkugel durchgeführt. In dieser Umfrage suchte Pan-STAARS 3,5 Jahre lang nach vorübergehenden Objekten am Himmel, die sich aufhellen und dann verblassen. Sie durchsuchten die Pan-STARR-Archive nach vorübergehenden Objekten, die die Signatur hatten, die sie von Sternen vorhergesagt hatten, die mit diesen supermassiven Objekten mit harter Oberfläche kollidierten.
Das Trio prognostizierte, dass in dem von der Pan-STAARS-Umfrage erfassten Zeitraum von 3,5 Jahren 10 dieser Kollisionen auftreten und in den Daten dargestellt werden sollten.
"Es stellt sich heraus, dass es mehr als 10 von ihnen hätte entdecken sollen, wenn die Theorie der harten Oberfläche wahr ist." - Wenbin Lu, Abteilung für Astronomie, Universität von Texas in Austin.
„Angesichts der Rate der Sterne, die auf Schwarze Löcher fallen, und der Zahlendichte der Schwarzen Löcher im nahe gelegenen Universum haben wir berechnet, wie viele solcher Transienten Pan-STARRS über einen Betriebszeitraum von 3,5 Jahren hätte erkennen sollen. Es stellt sich heraus, dass mehr als 10 von ihnen entdeckt werden sollten, wenn die Theorie der harten Oberfläche wahr ist “, sagte Lu.
Das Team fand keine der erwarteten Schübe, um zu sehen, ob die Theorie der harten Oberfläche wahr ist.
„Unsere Arbeit impliziert, dass einige und vielleicht alle Schwarzen Löcher einen Ereignishorizont haben…“ - Ramesh Narayan, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Was wie ein Misserfolg erscheinen mag, ist natürlich nicht einer. Jedenfalls nicht für Einstein. Dies ist ein weiterer erfolgreicher Test von Einsteins Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie, der zeigt, dass der in seiner Theorie vorhergesagte Ereignishorizont zu existieren scheint.
Das Team hat die Idee noch nicht aufgegeben. Pawan Kumar, Professor für Astrophysik an der Universität von Texas in Austin, erklärt: „Unser Motiv ist nicht so sehr, festzustellen, dass es eine harte Oberfläche gibt, sondern die Grenze des Wissens zu verschieben und konkrete Beweise dafür zu finden, dass es wirklich eine gibt ein Ereignishorizont um Schwarze Löcher. “
"Die Allgemeine Relativitätstheorie hat einen weiteren kritischen Test bestanden." - Ramesh Narayan, Harvard-Smithsonian-Zentrum für Astrophysik.
"Unsere Arbeit impliziert, dass einige und vielleicht alle Schwarzen Löcher Ereignishorizonte haben und dass Material tatsächlich aus dem beobachtbaren Universum verschwindet, wenn es in diese exotischen Objekte gezogen wird, wie wir es seit Jahrzehnten erwartet haben", sagte Narayan. "Die Allgemeine Relativitätstheorie hat einen weiteren kritischen Test bestanden."
Das Team plant, weiterhin nach den mit der Theorie der harten Oberfläche verbundenen Schüben zu suchen. Ihr Blick in die Pan-STARRS-Daten war nur ihr erster Riss.
Sie hoffen, ihren Test mit dem bevorstehenden Large Synoptic Survey Telescope (LSST) in Chile verbessern zu können. Das LSST ist ein Weitfeldteleskop, das über einen Zeitraum von zehn Jahren alle 20 Sekunden Bilder des Nachthimmels aufnimmt. Alle paar Nächte gibt uns die LSST ein Bild des gesamten verfügbaren Nachthimmels. Dies wird das Studium transienter Objekte viel einfacher und effektiver machen.
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Quellen:
- Fallen Sterne leise in schwarze Löcher oder stürzen sie in etwas völlig Unbekanntes?
- Stellare Störungsereignisse unterstützen die Existenz des Ereignishorizonts des Schwarzen Lochs
