Astronomen der Columbia University in New York haben eine Galaxie von Tausenden gewöhnlicher Schwarzer Löcher entdeckt, die das supermassereiche Schwarze Loch Sagittarius A * umgeben, das sich im Zentrum unserer Galaxie befindet. Die Wissenschaftler stellen fest, dass die Beobachtung dieser Objekte dazu beitragen wird, Einsteins Relativitätstheorie zu testen. Die Forscher teilten ihre Arbeit in einem Artikel in der Zeitschrift Nature.
„In allen anderen Teilen der Galaxie haben wir nur fünfhundert Schwarze Löcher entdeckt. Gleichzeitig besagt die Theorie, dass es in einer kleinen Region im Zentrum der Milchstraße, deren Länge, Breite und Höhe nur sechs Lichtjahre beträgt, mindestens 10.000 solcher Objekte gibt. Erst jetzt haben wir die ersten Beweise, die diese Annahme stützen “, kommentierte Chuck Haley von der Columbia University in New York.
Wie bei vermutlich allen Galaxien gibt es im Zentrum unserer Milchstraße ein sehr großes Schwarzes Loch. In unserem Fall heißt es Schütze A *, seine Masse ist etwa 4 Millionen Mal schwerer als unsere Sonne und befindet sich 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt.
Wissenschaftler stellen fest, dass sich um Schütze A * mehrere Dutzend Sterne sowie mehrere große Gaswolken mit sehr hoher Geschwindigkeit um ihn drehen. Wenn diese Objekte dem Schwarzen Loch zu nahe kommen, beginnt ihre Schwerkraft buchstäblich, sie auseinander zu reißen, was von einer sehr hellen Strahlungsemission begleitet wird.
Andere Schwarze Löcher in der Nähe von Schütze A * werden jedoch ein anderes Schicksal haben, bemerkt Hayley. In ihrem Fall zieht sie das supermassereiche Schwarze Loch ständig an, bis sie schließlich mit ihm verschmelzen. In diesem Fall treten keine Fackeln im optischen Bereich auf, und wir können alle Anzeichen dieser Verschmelzung durch für uns unsichtbare Gravitationswellenstöße beobachten. Aus diesem Grund konnten Wissenschaftler das Vorhandensein von Schwarzen Löchern im Zentrum unserer Galaxie nicht herausfinden und dementsprechend die Richtigkeit der Vorhersage ihrer Anzahl anhand der Theorie überprüfen, die die Entwicklung von Galaxien beschreibt.
Ein Team amerikanischer Astrophysiker konnte den ersten Beweis dafür erhalten, dass diese Schwarzen Löcher tatsächlich existieren. Und nicht nur, um ihre Anwesenheit zu beweisen, sondern auch, um ihre Anzahl zu zählen. Wissenschaftler haben vorgeschlagen, dass sich einige dieser Schwarzen Löcher um das Zentrum der Milchstraße drehen, nicht allein, sondern zusammen mit einem gewöhnlichen Stern, Pulsar oder einem anderen sichtbaren Objekt.
In Gegenwart eines solchen Paares wirken Schwarze Löcher in der Regel als Dominanten und beginnen allmählich, einem weniger dichten und größeren Stern Materie zu stehlen. Wenn das aus einem solchen Stern extrahierte Gas- und Staubvolumen zu groß wird, hat das Schwarze Loch einfach keine Zeit, die gesamte Materie einzusaugen, wodurch in seiner Nähe eine Art "Donut" aus heißem Gas und Staub auftritt, in dem regelmäßig Röntgenblitze auftreten.
Astrophysiker erklären, dass diese Lichtstrahlen im Vergleich zu anderen Sternkataklysmen eine relativ geringe Helligkeit haben, aber sie treten viel häufiger auf und haben ein besonderes Spektrum. Genau das macht es möglich, sie von anderen Objekten im Zentrum unserer Galaxie zu unterscheiden.
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Als Forschungsfeld verwendete Haleys Team Bilder der Umgebung des Schwarzen Lochs Sagittarius A *, die in den letzten zehn Jahren mit dem Chandra-Weltraum-Röntgenobservatorium aufgenommen wurden. Auf ihnen versuchten Wissenschaftler, die oben beschriebenen Paare von Schwarzen Löchern und gewöhnlichen Sternobjekten zu finden.
Infolgedessen entdeckten die Forscher 12 solcher Paare gleichzeitig, die sich in einem kleinen (natürlich kosmischen) Abstand vom Hauptschwarzen Loch unserer Galaxie befanden. Laut Astrophysikern kann die Hälfte dieser Paare aus Schwarzen Löchern und Pulsaren bestehen. Gleichzeitig weisen ihre Lage und Eigenschaften darauf hin, dass sich etwa fünfhundert ähnliche Paare und etwa zehntausend einzelne schwarze Löcher um Schütze A * drehen.
Das zentrale Schwarze Loch der Milchstraße (mit einem grünen Kreis markiert) ist von vielen Röntgenquellen (mit blauen und roten Kreisen markiert) umgeben, bei denen es sich um Paare von Schwarzen Löchern und Sternen handelt.
„Wir konnten eine der wichtigsten astronomischen Theorien bestätigen und bedeutende Fortschritte beim Testen vieler anderer Ideen erzielen. Diese Entdeckung wird uns beispielsweise helfen, Gravitationswellen effizienter zu beobachten, da wir jetzt genau abschätzen können, wie viele Fusionen von Schwarzen Löchern in der Milchstraße auftreten können. Es stellt sich heraus, dass sich alles, was wir brauchen, im Zentrum unserer Galaxie befindet “, fügte Haley hinzu.
Nikolay Khizhnyak
