Schwarze Löcher sind Sammler, keine Jäger. Sie lauern, bis ein glückloser Stern vorbeizieht. Wenn der Stern nahe genug kommt, reißt ihn die Schwerkraft des Schwarzen Lochs heftig auseinander und verschlingt nachlässig seine Gase, während er intensive Strahlung ausstößt.
Astronomen haben mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA die letzten Momente eines Sterns detailliert aufgezeichnet, während er von einem Schwarzen Loch verschlungen wird.
Diese werden als „Gezeitenstörungsereignisse“ bezeichnet. Aber der Wortlaut täuscht über die komplexe, rohe Gewalt einer Begegnung mit einem Schwarzen Loch hinweg. Es besteht ein Gleichgewicht zwischen der Schwerkraft des Schwarzen Lochs, die Sternenmaterial einzieht, und der Strahlung, die Material herausbläst. Mit anderen Worten: Schwarze Löcher sind unordentliche Esser. Astronomen verwenden Hubble, um herauszufinden, was passiert, wenn ein eigensinniger Stern in den Gravitationsabgrund stürzt.
Hubble kann das Chaos des Gezeitenereignisses AT2022dsb nicht aus der Nähe fotografieren, da der aufgefressene Stern fast 300 Millionen Lichtjahre entfernt im Kern der Galaxie ESO 583-G004 liegt. Aber Astronomen nutzten die starke UV-Empfindlichkeit von Hubble, um das Licht des zerfetzten Sterns zu untersuchen, das Wasserstoff, Kohlenstoff und mehr enthält. Die Spektroskopie liefert forensische Hinweise auf den Mord an dem Schwarzen Loch.
Etwa 100 Gezeitenstörungen rund um Schwarze Löcher wurden von Astronomen mit verschiedenen Teleskopen entdeckt. Die NASA berichtete kürzlich, dass mehrere ihrer Hochenergie-Weltraumobservatorien am 1. März 2021 ein weiteres Gezeitenstörungsereignis durch Schwarze Löcher entdeckten, und es geschah in einer anderen Galaxie. Im Gegensatz zu Hubble-Beobachtungen wurden Daten im Röntgenlicht von einer extrem heißen Korona um das Schwarze Loch gesammelt, die sich bildete, nachdem der Stern bereits auseinandergerissen worden war.
„Allerdings gibt es angesichts der Beobachtungszeit immer noch sehr wenige Gezeitenereignisse, die im ultravioletten Licht beobachtet werden. Das ist wirklich bedauerlich, weil man aus den ultravioletten Spektren viele Informationen gewinnen kann“, sagte Emily Engelthaler vom Zentrum für Astrophysik | Harvard & Smithsonian (CfA) in Cambridge, Massachusetts. „Wir sind aufgeregt, weil wir diese Details darüber erhalten können, was die Trümmer tun. Das Gezeitenereignis kann uns viel über ein Schwarzes Loch verraten.“ Änderungen im Zustand des dem Untergang geweihten Sterns finden in der Größenordnung von Tagen oder Monaten statt.
Für jede gegebene Galaxie mit einem ruhenden supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum wird geschätzt, dass die Sternenzerkleinerung nur wenige Male in 100.000 Jahren stattfindet.
Dieses herausragende AT2022dsb-Snack-Event wurde erstmals am 1. März 2022 von der All-Sky Automated Survey für Supernovae (ASAS-SN oder „Assassin“), ein Netzwerk von bodengestützten Teleskopen, die den extragalaktischen Himmel ungefähr einmal pro Woche auf heftige, variable und vorübergehende Ereignisse untersuchen, die unser Universum formen. Diese energetische Kollision war nahe genug an der Erde und hell genug für die Hubble-Astronomen, um UV-Spektroskopie über einen längeren Zeitraum als normal durchzuführen.
„Normalerweise sind diese Ereignisse schwer zu beobachten. Sie erhalten vielleicht ein paar Beobachtungen zu Beginn der Störung, wenn es wirklich hell ist. Unser Programm unterscheidet sich darin, dass es darauf ausgelegt ist, einige Gezeitenereignisse über ein Jahr zu betrachten, um zu sehen, was passiert “, sagte Peter Maksym vom CfA. „Wir haben dies früh genug gesehen, um es in diesen sehr intensiven Akkretionsstadien von Schwarzen Löchern beobachten zu können. Wir haben gesehen, wie die Akkretionsrate mit der Zeit zu einem Rinnsal wurde.“
Die spektroskopischen Daten von Hubble werden so interpretiert, dass sie von einem sehr hellen, heißen, ringförmigen Gasgebiet stammen, das einst der Stern war. Dieser als Torus bezeichnete Bereich hat die Größe des Sonnensystems und wirbelt um ein Schwarzes Loch in der Mitte.
„Wir schauen irgendwo auf den Rand dieses Donuts. Wir sehen einen Sternenwind aus dem Schwarzen Loch, der über die Oberfläche fegt, der mit einer Geschwindigkeit von 20 Millionen Meilen pro Stunde (drei Prozent der Lichtgeschwindigkeit) auf uns projiziert wird. “, sagte Maksym. „Wir beschäftigen uns wirklich immer noch mit dem Ereignis. Sie zerkleinern den Stern und dann hat er dieses Material, das seinen Weg in das Schwarze Loch findet. Und so haben Sie Modelle, von denen Sie glauben, dass Sie wissen, was los ist, und dann Sie haben das, was Sie tatsächlich sehen. Dies ist ein aufregender Ort für Wissenschaftler: direkt an der Schnittstelle von Bekanntem und Unbekanntem.“
Die Ergebnisse wurden beim 241. Treffen der American Astronomical Society in Seattle, Washington, vorgestellt.
Mehr Informationen:
aas.org/meetings/aas241