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Riesige Gasblase, die das supermassive Schwarze Loch der Milchstraße umkreist: Studie

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Eine riesige Gasblase wirbelt mit fast einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit um das supermassereiche Schwarze Loch der Milchstraße, zeigt eine Studie. Er ist so groß wie der Planet Merkur und schließt in nur 70 Minuten einen vollen Kreis – über 200 Millionen Meilen pro Stunde.

Astronomen sagen, dass die mysteriöse Region im Herzen unserer Galaxie etwa zehn Milliarden Mal größer ist als die Sonne. Die Studie ist in der Zeitschrift Astronomie & Astrophysik.

Der Hauptautor Dr. Maciek Wielgus vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Deutschland sagte: „Wir glauben, dass wir auf eine heiße Gasblase blicken, die Schütze A* auf einer Umlaufbahn umkreist, die der des Planeten Merkur ähnlich ist – aber eine volle Schleife in nur etwa 70 Minuten.“

Er fügte hinzu: „Dies erfordert eine überwältigende Geschwindigkeit von etwa 30 Prozent der Lichtgeschwindigkeit.“

Schwarzes Loch
Ein Standbild des supermassereichen Schwarzen Lochs Sagittarius A*. Er ist 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt.
ESO/SWNS

Ein internationales Team entdeckte den „Hot Spot“ mit dem Radioteleskop ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) in den chilenischen Anden.

Es wirft ein frisches Licht auf die rätselhafte und dynamische Umgebung. Supermassereiche Schwarze Löcher sind unglaublich dichte Bereiche im Zentrum von Galaxien. Sie fungieren als intensive Gravitationsquellen, die Staub und Gas um sie herum aufsaugen.

Sagittarius A* ist 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Es ist eines der wenigen Schwarzen Löcher im Universum, bei dem wir den Materiefluss in der Nähe tatsächlich beobachten können. Da das Gebiet das gesamte Umgebungslicht absorbiert, ist es unglaublich schwer zu sehen, und Wissenschaftler haben Jahrzehnte damit verbracht, nach Hinweisen auf die Aktivität von Schwarzen Löchern zu suchen.

Die Beobachtungen wurden von der Europäischen Südsternwarte (ESO) während einer Kampagne der Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration zur Abbildung schwarzer Löcher gemacht.

Im April 2017 wurden weltweit acht bestehende Radioteleskope miteinander verbunden, was zum allerersten Bild von Sagittarius A* führte. Dr. Wielgus und Kollegen verwendeten ALMA-Daten, die gleichzeitig mit den EHT-Beobachtungen von Sagittarius A* aufgezeichnet wurden. Es gab weitere Hinweise auf die Natur des Schwarzen Lochs, die in den ALMA-only-Messungen verborgen waren.

Schwarzes Loch
Blick auf Radioteleskopantennen des Projekts Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) auf dem Chajnantor-Plateau in San Pedro de Atacama, Atacama-Wüste, etwa 1.500 km nördlich von Santiago, Chile, am 18. Mai 2022. Das ALMA ist stark Radioteleskop, das sich in über 5.000 Metern Höhe in der Atacama-Wüste befindet und als das fortschrittlichste Instrument der Welt gilt, nahm seinen Betrieb auf, nachdem es während der COVID-19-Pandemie zwei Jahre lang geschlossen war.
ALBERTO PENA/AFP/Getty Images

Zufälligerweise wurden einige Aufnahmen gemacht, kurz nachdem ein Ausbruch oder eine Flare von Röntgenenergie aus dem Zentrum der Milchstraße emittiert und vom Chandra-Weltraumteleskop der NASA entdeckt wurde.

Es wird angenommen, dass diese Art von Fackeln, die zuvor mit Röntgen- und Infrarotteleskopen beobachtet wurden, mit „Hot Spots“ in Verbindung gebracht werden – Gasblasen, die sehr schnell und nahe am Schwarzen Loch kreisen.

Dr. Wielgus sagte: „Was wirklich neu und interessant ist, ist, dass solche Flares bisher nur in Röntgen- und Infrarotbeobachtungen von Sagittarius A* deutlich vorhanden waren. Hier sehen wir zum ersten Mal einen sehr starken Hinweis darauf, dass es sich um umlaufende Hot Spots handelt auch in Radiobeobachtungen vorhanden.“

Weniger als 1 Prozent des Materials, das sich ursprünglich unter dem Gravitationseinfluss des Schwarzen Lochs befand, erreicht den Ereignishorizont oder den Punkt ohne Wiederkehr, da ein Großteil davon ausgestoßen wird.

Folglich ist die Röntgenemission des Materials bemerkenswert schwach, wie die der meisten riesigen Schwarzen Löcher in Galaxien im nahen Universum.

Co-Autor Jesse Vos, ein Ph.D. Student an der Radboud University, Niederlande, sagte: „Vielleicht sind diese bei Infrarotwellenlängen entdeckten Hot Spots eine Manifestation des gleichen physikalischen Phänomens. Wenn Infrarot emittierende Hot Spots abkühlen, werden sie bei längeren Wellenlängen sichtbar, wie die von ALMA beobachteten und der EHT.“

Es wurde angenommen, dass die Fackeln von magnetischen Wechselwirkungen in dem extrem heißen Gas stammen, das sehr nahe um das Schwarze Loch kreist. Die Ergebnisse unterstützen diese Idee.

Co-Autorin Dr. Monika Moscibrodzka, ebenfalls von Radboud, sagte: „Jetzt finden wir starke Beweise für einen magnetischen Ursprung dieser Fackeln, und unsere Beobachtungen geben uns einen Hinweis auf die Geometrie des Prozesses. Die neuen Daten sind für den Bau äußerst hilfreich eine theoretische Interpretation dieser Ereignisse.“

ALMA ermöglicht Astronomen, polarisierte Radioemissionen von Sagittarius A* zu untersuchen, die verwendet werden können, um das Magnetfeld des Schwarzen Lochs aufzudecken.

Die Daten, kombiniert mit theoretischen Modellen, geben Aufschluss über die Entstehung des Hot Spots und die Umgebung, in die er eingebettet ist – einschließlich des Magnetfelds.

Stärkere Beschränkungen der Form früherer Beobachtungen helfen dabei, die Natur unseres Schwarzen Lochs – und seiner Umgebung – aufzudecken.

Scans des GRAVITY-Instruments am Very Large Telescope (VLT) der ESO, das im Infrarotbereich beobachtet, und ALMA deuten darauf hin, dass die Eruption von einem Gasklumpen ausgeht.

Es wirbelt mit etwa 30 Prozent der Lichtgeschwindigkeit im Uhrzeigersinn am Himmel um das Schwarze Loch herum – wobei die Umlaufbahn des Hot Spots fast frontal ist.

Co-Autor Dr. Ivan Marti-Vidal von der Universität Valencia sagte: „In Zukunft sollten wir in der Lage sein, Hotspots über Frequenzen hinweg zu verfolgen, indem wir koordinierte Beobachtungen mit mehreren Wellenlängen sowohl mit GRAVITY als auch mit ALMA verwenden. Der Erfolg eines solchen Unterfangens wäre ein wahrer Meilenstein für unser Verständnis der Physik von Fackeln im Galaktischen Zentrum sein.“

Das Team hofft auch, die umlaufenden Gasklumpen mit dem EHT direkt beobachten zu können, um das Schwarze Loch immer näher zu untersuchen und mehr darüber zu erfahren. Dr. Wielgus sagte: „Hoffentlich können wir eines Tages sagen, dass wir „wissen“, was in Sagittarius A* vor sich geht.“

Wie Schwarze Löcher entstehen, ist noch immer kaum verstanden. Astronomen glauben, dass dies passiert, wenn eine große Gaswolke, die bis zu 100.000 Mal größer als die Sonne ist, zusammenbricht.

Viele dieser „Samen“ verschmelzen dann zu viel größeren supermassiven Schwarzen Löchern, die im Zentrum jeder bekannten massereichen Galaxie zu finden sind.

Alternativ könnte ein supermassereiches Schwarzes Loch von einem Riesenstern stammen, der etwa die 100-fache Masse der Sonne hat und sich schließlich zu einem Schwarzen Loch formt, nachdem ihm der Treibstoff ausgeht und er zusammenbricht. Wenn diese riesigen Sterne sterben, werden sie auch zu einer „Supernova“, einer riesigen Explosion, die Materie aus den äußeren Schichten des Sterns in den Weltraum schleudert.

Produziert in Zusammenarbeit mit SWNS-Talker.

Diese Geschichte wurde Newsweek von Zenger News zur Verfügung gestellt.

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Oliver Barker

Wurde in Bristol geboren und wuchs in Southampton auf. Er hat einen Bachelor-Abschluss in Rechnungswesen und Wirtschaftswissenschaften und einen Master-Abschluss in Finanzen und Wirtschaftswissenschaften der University of Southampton. Er ist 34 und lebt in Midanbury, Southampton.

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