Ein Bild der zentralen Region der Starburst-Galaxie M82. Bildnachweis: NASA Zum Vergrößern anklicken
Wissenschaftler, die den Rossi X-ray Timing Explorer der NASA verwenden, haben einen zum Scheitern verurteilten Stern gefunden, der ein scheinbar mittelgroßes Schwarzes Loch umkreist. Eine theoretisierte „Zwischen“ -Kategorie von Schwarzen Löchern, die sich seit mehr als einem Jahrzehnt der Bestätigung entzogen und Wissenschaftler frustriert hat.
Mit der Entdeckung des Sterns und seiner Umlaufzeit sind die Wissenschaftler nur noch einen Schritt von der Messung der Masse eines solchen Schwarzen Lochs entfernt. Dies würde dazu beitragen, seine Existenz zu überprüfen. Die Periode und der Ort des Sterns passen bereits in die Haupttheorie, wie sich diese Schwarzen Löcher bilden könnten.
Ein Team unter der Leitung von Prof. Philip Kaaret von der Universität von Iowa, Iowa City, gab diese Ergebnisse heute in Science Express bekannt. Die Ergebnisse werden auch in der Science-Ausgabe vom 27. Januar veröffentlicht.
"Wir haben diesen ansonsten gewöhnlichen Stern in einem einzigartigen Stadium seiner Entwicklung gegen Ende seines Lebens gefangen, als er in eine rote Riesenphase aufgebläht ist", sagte Kaaret. „Infolgedessen strömt Gas vom Stern in das Schwarze Loch und die gesamte Region leuchtet auf. Dies ist eine gut untersuchte Region des Himmels, und wir haben den Stern mit etwas Glück und viel Ausdauer entdeckt. “
Ein Schwarzes Loch ist ein Objekt, das so dicht und mit einer so starken Gravitationskraft ist, dass nichts, nicht einmal Licht, einmal innerhalb seiner Grenzen seiner Anziehungskraft entkommen kann. Ein Schwarzes Loch wird sichtbar, wenn Materie darauf fällt und sich auf hohe Temperaturen erwärmt. Dieses Licht wird emittiert, bevor die Materie die Grenze überschreitet, die als Ereignishorizont bezeichnet wird.
Unsere Galaxie ist mit Millionen von Schwarzen Löchern mit Sternmasse gefüllt, von denen jedes die Masse einiger Sonnen hat. Diese entstehen durch den Zusammenbruch sehr massereicher Sterne. Die meisten Galaxien besitzen in ihrem Kern ein supermassereiches Schwarzes Loch, das die Masse von Millionen bis Milliarden von Sonnen enthält, die auf eine Region beschränkt sind, die nicht größer als unser Sonnensystem ist. Wissenschaftler wissen nicht, wie sich diese bilden, aber es ist wahrscheinlich, dass enorme Mengen an Urgas zusammenbrechen.
"In den letzten zehn Jahren haben mehrere Satelliten Hinweise auf eine neue Klasse von Schwarzen Löchern gefunden, die zwischen 100 und 10.000 Sonnenmassen liegen könnten", sagte Dr. Jean Swank, Rossi Explorer-Projektwissenschaftler am Goddard Space Flight Center der NASA, Greenbelt Md. “Es gab Debatten über die Massen und wie sich diese Schwarzen Löcher bilden würden. Rossi hat wichtige neue Erkenntnisse geliefert. “
Diese vermuteten schwarzen Löcher mittlerer Masse werden als ultraleuchtende Röntgenobjekte bezeichnet, da sie helle Röntgenquellen sind. Tatsächlich basieren die meisten dieser Schätzungen der Schwarzlochmasse ausschließlich auf einer Berechnung, wie stark eine Anziehungskraft erforderlich ist, um Licht mit einer bestimmten Intensität zu erzeugen.
Kaarets Gruppe an der Universität von Iowa, zu der Prof. Cornelia Lang und Melanie Simet gehören, hat eine Messung durchgeführt, die in der Gleichung zur direkten Berechnung der Masse verwendet werden kann. Mithilfe der einfachen Newtonschen Physik können Wissenschaftler die Masse eines Objekts berechnen, sobald sie eine Umlaufzeit und Geschwindigkeit kleinerer Objekte kennen, die sich um das Objekt drehen.
"Wir fanden alle 62 Tage einen Anstieg und Abfall des Röntgenlichts, wahrscheinlich verursacht durch die Umlaufbahn des Begleitsterns um das Schwarze Loch", sagte Simet. Die Geschwindigkeit ist jedoch schwer zu bestimmen, da sich der Stern in einem solchen staubverdeckten Bereich befindet. Dies macht es für optische und Infrarot-Teleskope schwierig, den Stern zu beobachten und Geschwindigkeitsberechnungen durchzuführen. Im Moment ist es jedoch sehr aufschlussreich, nur die Umlaufzeit zu kennen.
Das vermutete mittelgroße Schwarze Loch, bekannt als M82 X-1, ist ein gut untersuchtes ultraleuchtes Röntgenobjekt in einem nahe gelegenen Sternhaufen, das etwa eine Million Sterne enthält, die in einer Region mit einem Durchmesser von nur etwa 100 Lichtjahren gepackt sind. Eine führende Theorie besagt, dass eine Vielzahl von Sternenkollisionen über einen kurzen Zeitraum in einer überfüllten Region einen kurzlebigen gigantischen Stern erzeugen wird, der in ein Schwarzes Loch mit einer Sonnenmasse von 1.000 zusammenbricht. Der Cluster in der Nähe von M82 X-1 hat eine ausreichend hohe Dichte, um ein solches Schwarzes Loch zu bilden. Kein normaler Begleiter könnte genug Kraftstoff liefern, um den M82 X-1 so hell erstrahlen zu lassen. Die 62-tägige Umlaufzeit impliziert jedoch, dass der Begleiter eine sehr geringe Dichte haben muss. Dies passt zum Szenario eines aufgeblähten Super-Riesensterns, der Masse mit einer Geschwindigkeit verliert, die hoch genug ist, um M82 X-1 zu tanken.
"Mit dieser Entdeckung der Umlaufzeit haben wir jetzt ein konsistentes Bild der gesamten Entwicklung einer binären Schwarzloch-Binärdatei mittlerer Masse", sagte Kaaret. „Es wurde in einem‚ Super'-Sternhaufen gebildet. das Schwarze Loch eroberte dann einen Begleitstern; der Begleitstern entwickelte sich zur riesigen Bühne; und wir sehen es jetzt als extrem leuchtende Röntgenquelle, weil sich der Begleitstern ausgedehnt hat und das Schwarze Loch speist. “
Originalquelle: NASA-Pressemitteilung
