Das Hubble-Weltraumteleskop ist wie ein alter Hund, der der astronomischen Gemeinschaft ständig neue Tricks beibringt. Im Laufe seiner fast dreißigjährigen Betriebszeit hat es wichtige Daten über die Expansion des Universums, sein Alter, die Milchstraße, supermassereiche Schwarze Löcher (SMBHs), andere Sternensysteme und Exoplaneten sowie die Planeten des Sonnensystems enthüllt .
Zuletzt machte ein internationales Forscherteam, das Hubble einsetzte, eine Entdeckung, die nicht nur faszinierend, sondern auch völlig unerwartet war. Im Herzen der Spiralgalaxie NGC 3147 entdeckten sie eine wirbelnde dünne Gasscheibe, die sich prekär in der Nähe eines Rücklochs befand, das etwa 250 Millionen Sonnenmassen umfasst. Der Fund war eine völlige Überraschung, da das Schwarze Loch als zu klein angesehen wurde, um eine solche Struktur zu haben.
NGC 3147 befindet sich ungefähr 130 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt und ist eine Spiralgalaxie mit einem relativ kleinen SMBH im Kern. Die Sachen
Als Stefano Bianchi - ein Forscher der Università
„Dies ist ein faszinierender Blick auf eine Scheibe sehr nahe an einem Schwarzen Loch, so nah, dass die Geschwindigkeiten und die Intensität der Anziehungskraft das Aussehen der Lichtphotonen beeinflussen. Wir können die Daten nur verstehen, wenn wir die Relativitätstheorien einbeziehen. “
In kleineren Galaxien wie NGC 3147 sollte es nicht genug gravitativ eingefangenes Material geben, um ihre SMBHs regelmäßig zu füttern - was sie effektiv zu „unterernährten Schwarzen Löchern“ macht. Daher ist es wahrscheinlich, dass sich die geringe Menge an unfehlbarem Material, die sie verbrauchen, aufbläst und einen donutförmigen Torus bildet, anstatt sich zu einer dünnen Scheibe abzuflachen.
Es war daher ziemlich überraschend, eine Scheibe zu sehen, die das Schwarze Loch in NGC 3147 umgibt und den stärkeren ähnelt, die sich um viel größere SMBHs im Zentrum extrem aktiver Galaxien befinden. Als Ari Laor vom Technion-Israel Institute of Technology erklärte:
„Wir dachten, dies sei der beste Kandidat, um zu bestätigen, dass die Akkretionsscheibe unterhalb bestimmter Leuchtdichten nicht mehr existiert. Was wir gesehen haben, war etwas völlig Unerwartetes. Wir haben festgestellt, dass Gas in Bewegung Merkmale erzeugt, die wir nur als Material erklären können, das sich in einer dünnen Scheibe sehr nahe am Schwarzen Loch dreht. “
Diese Beobachtungen waren besonders überraschend, da das Forscherteam zunächst NGC 3147 auswählte, um akzeptierte Galaxienmodelle zu validieren. Diese Modelle sagen voraus, dass sich Akkretionsscheiben bilden, wenn Gas durch die Anziehungskraft eines SMBH eingeschlossen wird. Wenn die Scheiben durch die Rotationsgeschwindigkeit des Schwarzen Lochs schneller werden, senden sie intensives Licht aus und erzeugen einen hellen Kern, der als Quasar bekannt ist.
Sobald jedoch weniger Material in die Scheibe gezogen wird, beginnt es zu zerfallen und wird schwächer. Als das Team NGC 3147 betrachtete, erwarteten sie eine aktive Galaxie mit geringerer Leuchtkraft und einem unterernährten Schwarzen Loch. Wie Bianchi erklärte:
„Der Festplattentyp, den wir sehen, ist ein verkleinerter Quasar, von dem wir nicht erwartet hatten, dass er existiert. Es ist der gleiche Festplattentyp, den wir in Objekten sehen, die 1.000 oder sogar 100.000 Mal heller sind. Die Vorhersagen aktueller Modelle für die Gasdynamik in sehr schwachen aktiven Galaxien sind eindeutig gescheitert. “
Wie bereits erwähnt, wird das Licht der Gasscheibe gemäß Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie modifiziert, da die Scheibe so tief in das intensive Gravitationsfeld des Schwarzen Lochs eingebettet ist. Diese Theorie beschreibt, wie sich die Krümmung der Raum-Zeit in Gegenwart eines Gravitationsfeldes ändert, das sogar das Verhalten von Licht beeinflussen kann (was durch Einsteins Theorie der Speziellen Relativitätstheorie beschrieben wird).
Basierend auf ihren Beobachtungen mit Hubbles Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) stellte das Team fest, dass sich das Material auf der Platte mit mehr als 10% Lichtgeschwindigkeit bewegte. Bei diesen extremen Geschwindigkeiten schien sich das Material in der Scheibe aufzuhellen, als es sich auf der einen Seite in Richtung Erde bewegte und auf der anderen Seite dunkler wurde (ein Effekt, der als relativistisches Strahlen bekannt ist).
Die Hubble-Beobachtungen zeigten auch, dass das Gas so in die Gravitationsbohrung des Schwarzen Lochs eingebettet ist, dass die Wellenlänge des Lichts gedehnt wird, wodurch es röter erscheint. Dank der scharfen Auflösung von STIS konnte das Team das schwache Licht aus dem Bereich des Schwarzen Lochs isolieren und kontaminierendes Licht ausschließen. Wie Chiaberge sagte:
„Ohne Hubble hätten wir das nicht sehen können, da die Schwarzlochregion eine geringe Leuchtkraft aufweist. Die Leuchtkraft der Sterne in der Galaxie überstrahlt alles im Kern. Wenn Sie es also vom Boden aus beobachten, werden Sie von der Helligkeit der Sterne dominiert, die die schwache Emission aus dem Kern übertönt. "
Das Team hofft, auf dieser neuesten Entdeckung aufbauen zu können, indem Hubble verwendet wird, um nach ähnlichen CDs um schwarze Löcher mit geringer Leuchtkraft zu suchen. Im Erfolgsfall bieten die daraus resultierenden Entdeckungen den Astronomen zusätzliche Möglichkeiten, die Relativitätstheorie in Aktion zu betrachten.
Die Studie, die die Beobachtungen des Teams beschreibt, erschien kürzlich in der Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
