Forscher fasziniert von schwarzem Loch, das verschwindet und blinzelt

In den Weiten des Universums fasziniert das schwarze Loch 1ES 1927+654 Wissenschaftler mit seinem ungewöhnlichen Verhalten. Nach seinem plötzlichen teilweisen Verschwinden zeigt es nun eine Serie von Röntgenblitzen, die neue Fragen aufwirft.
Weltall, Schwarzes Loch, Stern, Spaghettisierung
ESO

Das Geheimnis der Corona

Das schwarze Loch, das etwa so massereich ist wie eine Million Sonnen und sich in einer Galaxie befindet, die 100 Millionen Lichtjahre entfernt ist, hat Wissenschaftler in den letzten Jahren stark beschäftigt. Im Jahr 2018 beobachteten Forscher, dass die Korona des schwarzen Lochs - eine Wolke aus heißem Plasma - abrupt verschwand und Monate später wieder aufbaute.

"Diese Beobachtung war eine Premiere in der Astronomie schwarzer Löcher."
Megan Masterson vom MIT
In den letzten zwei Jahren entdeckten die Forscher dann, dass das schwarze Loch Röntgenblitze mit immer schnellerer Frequenz aussendet. Diese Pulsationen, auch als "quasi-periodische Oszillationen" bekannt, erhöhten sich von einem Intervall von 18 Minuten auf nur noch 7 Minuten - eine so dramatische Beschleunigung wurde bisher bei keinem anderen schwarzen Loch beobachtet.


Eine mögliche Erklärung für die Röntgenblitze könnte ein weißer Zwerg sein, ein extrem kompaktes Überbleibsel eines toten Sterns, der in der Nähe des schwarzen Lochs kreist. Dieser Weiße Zwerg könnte sich so nah am Ereignishorizont befinden, dass er vorübergehend ein faszinierendes Gleichgewicht zwischen Anziehung und Abstoßung aufrechterhält. "Das sah absolut nicht wie ein normales schwarzes Loch aus", sagt Masterson.

Diesen kosmischen Tauziehen liegt ein faszinierender Mechanismus zugrunde. Während die Gravitation des schwarzen Lochs den weißen Zwerg anzieht, gibt dieser gleichzeitig Teile seiner äußeren Schicht in das schwarze Loch ab. Diese Abgabe wirkt als kleiner Rückstoß, der es dem weißen Zwerg ermöglicht, der Überquerung der Grenze des schwarzen Lochs zu widerstehen.

Gravitationswellen und zukünftige Entdeckungen

Wenn der weiße Zwerg tatsächlich für die Blitze verantwortlich ist, würde er Gravitationswellen erzeugen. Diese Wellen sind Verzerrungen in der Raum-Zeit, die durch massive Objekte verursacht werden, und könnten von zukünftigen Detektoren wie der NASA's Laser Interferometer Space Antenna (LISA) erfasst werden. Erin Kara, Mitautorin der Studie, erklärt: "Dieses schwarze Loch-System befindet sich im optimalen Bereich für neue Detektoren."

Die neuesten Entdeckungen werden in einer Studie veröffentlicht, die auf der 245. Tagung der American Astronomical Society vorgestellt wurde. Die Forscher sind gespannt auf weitere Beobachtungen, da sie glauben, dass dieses System weiterhin überraschende Erkenntnisse bereithält. "Das Wichtigste ist, dass wir immer weiter beobachten, denn es könnte uns noch viel beibringen", sagt Masterson.

Was ist ein Schwarzes Loch?
Ein Schwarzes Loch ist ein Bereich im Weltraum, in dem die Schwerkraft so stark ist, dass nichts, nicht einmal Licht, ihm entkommen kann. Diese kosmischen Objekte entstehen, wenn massereiche Sterne am Ende ihres Lebens kollabieren.

Die Grenze eines Schwarzen Lochs wird als Ereignishorizont bezeichnet. Sobald etwas diesen Horizont überschreitet, gibt es kein Zurück mehr. Im Inneren herrschen Bedingungen, die sich unserer wissenschaftlichen Vorstellung weitgehend entziehen.
Wie entstehen Schwarze Löcher?
Die häufigste Entstehungsart ist der Kollaps eines sehr massereichen Sterns. Wenn ein Stern mit mehr als 20 Sonnenmassen seinen Brennstoff aufgebraucht hat, stürzt er unter seiner eigenen Schwerkraft in sich zusammen.

Es wird vermutet, dass es auch andere Entstehungswege gibt. Beispielsweise könnten in der Frühphase des Universums sogenannte primordiale Schwarze Löcher entstanden sein, die deutlich kleiner sind als stellare Schwarze Löcher.
Wie groß sind Schwarze Löcher?
Die Größe Schwarzer Löcher variiert enorm. Stellare Schwarze Löcher haben typischerweise einen Durchmesser von einigen Kilometern bis zu hundert Kilometern. Sie entstehen aus einzelnen Sternen.

Supermassive Schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien können Millionen bis Milliarden Sonnenmassen haben. Das Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße hat etwa 4 Millionen Sonnenmassen und einen Durchmesser von etwa 24 Millionen Kilometern.
Gibt es einen Ausweg?
Nach unserem derzeitigen Verständnis der Physik gibt es keinen Weg, aus einem Schwarzen Loch zu entkommen, sobald der Ereignishorizont überschritten wurde. Die Fluchtgeschwindigkeit übersteigt dort die Lichtgeschwindigkeit.

Stephen Hawking postulierte jedoch, dass Schwarze Löcher durch einen quantenmechanischen Effekt sehr langsam Masse verlieren könnten. Diese "Hawking-Strahlung" wurde bisher allerdings noch nicht experimentell nachgewiesen.
Wurmlöcher möglich?
Theoretisch könnten Schwarze Löcher als Eingänge zu Wurmlöchern dienen - hypothetische Tunnel durch Raum und Zeit. Dies basiert auf mathematischen Lösungen der Einsteinschen Feldgleichungen.

Allerdings zeigen die Berechnungen auch, dass solche Wurmlöcher, selbst wenn sie existieren sollten, höchst instabil wären und sich sofort wieder schließen würden. Die Realisierbarkeit von stabilen, passierbaren Wurmlöchern gilt daher als äußerst unwahrscheinlich.
Zusammenfassung
  • Supermassives schwarzes Loch 1ES 1927+654 zeigt ungewöhnliches Verhalten
  • Corona des schwarzen Lochs verschwand 2018 und baute sich wieder auf
  • Röntgenblitze mit zunehmender Frequenz in den letzten zwei Jahren
  • Weißer Zwerg könnte Ursache für die Röntgenblitze sein
  • Mögliche Gravitationswellen könnten von zukünftigen Detektoren erfasst werden

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