Paul Sparks
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Teleskope auf der ganzen Welt beobachteten einen hellen Blitz um ein entferntes, supermassereiches Schwarzes Loch. Und dann war es sehr schnell weg.
Das Schwarze Loch - der schwere Kern einer Galaxie mit dem Namen 1ES 1927 + 654 - war von der Erde aus sichtbar, aufgrund seiner Korona, des Rings überhitzter Teilchen, die sich um seinen Ereignishorizont wirbelten, oder des Punktes, an dem keine Rückkehr für unfehlbare Materie erfolgte. An diesem Zustand war nichts Besonderes; Überall im Weltraum können Astronomen dank ihrer leuchtenden Koronen supermassereiche Schwarze Löcher erkennen. Und diese Korona befand sich in einem scheinbar gewöhnlichen aktiven galaktischen Kern (AGN) oder einer größeren Region aus Staub-, Gas- und Sternhaufen.
Aber im März 2018 leuchtete die Korona dieses Schwarzen Lochs kurzzeitig besonders hell. Die All-Sky Automated Survey für Super-Novae (ASSASN), eine Gruppe von 24 Teleskopen der Ohio State University auf der ganzen Welt, die zur Jagd auf Supernovae entwickelt wurden, verzeichnete eine 40-fache Helligkeitssteigerung.
"Dies war eine AGN, von der wir etwas wussten, aber es war nichts Besonderes", sagte Erin Kara, MIT-Physikerin und Hauptautorin eines Papiers über die Veranstaltung, in einer Erklärung. "Dann bemerkten sie, dass dieses gewöhnliche AGN plötzlich hell wurde, was unsere Aufmerksamkeit auf sich zog, und wir begannen, viele andere Teleskope in viele andere Wellenlängen zu richten, um es zu betrachten."
Nachdem die AGN aufleuchtete, wurde sie plötzlich dunkler. Das Schwarze Loch in seiner Mitte - das am besten mit Röntgenteleskopen zu sehen ist - schien in weniger als einem Jahr 10.000-mal weniger hell zu werden.
"Wir erwarten, dass die so großen Helligkeitsänderungen in Zeiträumen von vielen tausend bis Millionen von Jahren variieren sollten", sagte Kara. Diese Region unterdessen: "Aber bei diesem Objekt haben wir gesehen, dass es sich im Laufe eines Jahres um 10.000 verändert hat, und es hat sich sogar innerhalb von acht Stunden um den Faktor 100 verändert, was einfach völlig unbekannt und wirklich umwerfend ist."
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Das Dimmen hielt jedoch nicht an. Nach der anfänglichen 8-stündigen Dimmperiode wurde die Korona den größten Teil des nächsten Jahres weiter gedimmt. Dann, innerhalb weniger Monate, leuchtete das Schwarze Loch wieder auf. Jetzt sieht es fast genauso aus wie vor dem Aufblitzen und Verschwinden der Korona.
Also was ist passiert?
Wissenschaftler sind sich nicht sicher, aber Kara und ihre Kollegen haben eine Theorie.
Wir erkennen schwarze Löcher hauptsächlich aufgrund ihrer Akkretionsscheiben, deren um sie herum wirbelnde Materieringe, von denen die Korona nur der innerste und sich am schnellsten bewegende Teil ist.
Schwarze Löcher ernähren sich und wachsen, indem sie an ihren Akkretionsscheiben nippen. Es ist schwierig für irgendetwas, direkt durch den Ereignishorizont zu fallen, ohne sich vorher zu trennen und Zeit damit zu verbringen, Kreise um ihn herum zu drehen. (Dies gilt für jedes schwere Objekt im Weltraum. Es ist beispielsweise viel schwieriger, in die Sonne zu fallen, als sie zu umkreisen.) Ein Großteil der Materie in einer Akkretionsscheibe fällt schließlich in das Schwarze Loch, aber nur nach einer langen Zeit des Umlaufens des Abflusses.
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Damit etwas aus einer Akkretionsscheibe in ein Schwarzes Loch fällt, denken die Physiker, dass etwas dieses Objekt drängen muss. Normalerweise ist der Schuldige Turbulenzen. Aber wenn etwas Schweres, wahrscheinlich ein Stern, in die Korona von 1ES 1927 + 654 geschlagen worden wäre, hätte der Stern die Akkretionsscheibe möglicherweise so weit zerbrochen und gestört, dass die umlaufende Materie auf einmal in das schwarze Ganze geschlagen würde. Forscher nennen diese Art von Ereignis eine "Gezeitenstörung".
In diesem Fall wäre der erste helle Blitz wahrscheinlich der Stern gewesen, der aufbrach, als er auf die Korona traf. Die massive Schwerkraft des Schwarzen Lochs hätte die Schwerkraft überwältigt, die den Stern zusammenhält und ihn auseinander reißt.
Der steile Abfall der Leuchtkraft um 8 Stunden wäre die anfängliche Störung der Akkretionsscheibe durch die Gezeiten gewesen. Eine ganze Menge Gas, Staub und Plasma, die sich vor der Ankunft des Sterns in ordentlichen Kreisen gebildet hatten, wären auf einmal über den Ereignishorizont gefallen - eingeschlagen durch die Kollision mit dem Stern. Und dann wäre die weitere Verdunkelung über einen Zeitraum von Monaten die verbleibende, durcheinandergebrachte Materie gewesen, die aus einer jetzt instabilen Umlaufbahn gefallen wäre.
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Ein Schurkenstern hätte auch die Magnetfeldlinien um das Schwarze Loch stören können. Das Magnetfeld eines Schwarzen Lochs kann dazu beitragen, eine hochenergetische Korona aufrechtzuerhalten - die Magnetfeldlinien, die das wirbelnde, energiereiche Material an Ort und Stelle halten… Eine Kollision mit einem Stern könnte dieses Feld so weit stören, dass die Korona auseinander fällt.
Wenn das hier passiert ist, ist es eine große Sache.
Es gibt eine Menge über Schwarzlochkoronen, die Wissenschaftler nicht verstehen, einschließlich der Positionen der Magnetfeldlinien, die sie intakt halten. Aber sie wissen, dass ein Schwarzes Loch von der Größe von 1ES 1927 + 654 bis zu 75 Millionen Kilometer von der Singularität entfernt sein müsste, um eingezogen zu werden. Das ist nicht viel weiter als die Entfernung von Merkur zu Die Sonne.
Wenn ein Stern die Magnetfelder des Schwarzen Lochs störte, nachdem er in dieser Entfernung auseinandergefallen war, deutet dies darauf hin, dass die Korona- und Magnetfeldlinien ebenfalls ungefähr so weit vom Schwarzen Loch entfernt sind. Von der Erde aus sind Koronen des Schwarzen Lochs zu nahe an ihren zentralen Singularitäten, um die beteiligten Entfernungen direkt zu messen. Das ist also eine große Sache.
"Mit der Einschränkung, dass dieses Ereignis durch eine Störung der Gezeiten verursacht wurde, wäre dies eine der strengsten Einschränkungen, die wir hinsichtlich der Existenz der Korona haben", sagte Kara. "Wir wollen ein Auge darauf haben. ... Es ist immer noch in diesem ungewöhnlichen Zustand mit hohem Fluss und vielleicht macht es wieder etwas Verrücktes, also wollen wir das nicht verpassen."
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