Ein riesiges Schwarzes Loch riss einen Stern auseinander und nährte sich ein Jahrzehnt lang von seinen Überresten. Das ist mehr als zehnmal länger als jeder bislang beobachtete Tod eines Sterns durch ein Schwarzes Loch. Wissenschaftler machten diese Entdeckung mit Daten des Chandra X-ray Observatory der NASA, des NASA-Satelliten Swift und des ESA-Weltraumteleskops XMM-Newton.
Die drei Röntgenteleskope im Orbit fanden Belege für ein Tidal Disruption Event (etwa: gezeitenbedingtes Sternzerstörungsereignis), wobei die Gezeitenkräfte der starken Gravitation eines Schwarzen Lochs ein Objekt (zum Beispiel einen Stern) zerstören kann, das ihm zu nahe kommt. Bei einem Tidal Disruption Event wird ein Teil der stellaren Überreste mit hohen Geschwindigkeiten nach außen katapultiert, während der Rest in Richtung des Schwarzen Lochs fällt. Wenn sich die Materie nach innen auf das Schwarze Loch zubewegt, heizt sie sich bis auf mehrere Millionen Grad auf und erzeugt einen Röntgenausbruch.
„Wir haben den spektakulären und langwierigen Niedergang eines Sterns beobachtet“, sagte Dacheng Lin von der University of New Hampshire in Durham (New Hampshire), der die Studie leitete. „Seit den 1990er Jahren wurden Dutzende Tidal Disruption Events beobachtet, aber keines, das auch nur annähernd so lange hell blieb wie dieses.“
Die außergewöhnlich lange helle Phase dieses Ereignisses über den Zeitraum von zehn Jahren bedeutet, dass dies entweder der bislang massereichste Stern war, der bei einem solchen Ereignis komplett auseinandergerissen wurde, oder es war es war das erste Ereignis, bei dem ein kleinerer Stern komplett auseinandergerissen wurde. Die Röntgenquelle mit diesem Schwarzen Loch, bekannt unter der Bezeichnung XJ1500+0154, liegt rund 1,8 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt in einer kleinen Galaxie.
Die Quelle wurde in einer Chandra-Beobachtung vom 2. April 2005 nicht registriert. Aber in einer Beobachtung des Weltraumteleskops XMM-Newton vom 23. Juli 2005 war sie sichtbar und erreichte ihre Spitzenhelligkeit in einer Chandra-Beobachtung vom 5. Juni 2008. Diese Beobachtungen haben ergeben, dass die Quelle im Röntgenbereich mindestens 100 Mal heller wurde. Seitdem haben Chandra, Swift und XMM-Newton sie mehrfach beobachtet.
Der scharfe Röntgenblick Chandras zeigt, dass sich XJ1500+0154 im Zentrum seiner Heimatgalaxie befindet, der erwarteten Position für ein supermassives Schwarzes Loch. Die Röntgendaten sprechen auch dafür, dass die Strahlung der Materie, die dieses Schwarze Loch umgibt, die sogenannte Eddington-Grenze durchweg überschritten hat. Die Eddington-Grenze definiert ein Gleichgewicht zwischen dem nach außen gerichteten Strahlungsdruck des heißen Gases und der nach innen gerichteten Anziehungskraft des Schwarzen Lochs.
„Den Großteil der Zeitspanne, in der wir dieses Objekt anschauten, wuchs es rasch“, sagte Co-Autor James Guillochon vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) in Cambridge (Massachusetts). „Das verrät uns, das etwas Ungewöhnliches – beispielsweise ein Stern mit der doppelten Sonnenmasse – von dem Schwarzen Loch verschluckt wird.“
Video-Link: https://youtu.be/WXanjtSw63E
Die Schlussfolgerung, dass supermassive Schwarze Löcher durch Tidal Disruption Events und eventuell andere Arten mit Raten oberhalb der Eddington-Grenze anwachsen können, hat weitreichende Konsequenzen. Ein derart schnelles Wachstum könnte helfen zu erklären, wie supermassive Schwarze Löcher Massen von einer Milliarde Sonnenmassen erreichen konnten, als das Universum erst eine Milliarde Jahre alt war.
„Dieses Ereignis zeigt, dass Schwarze Löcher tatsächlich mit außerordentlich hohen Raten wachsen können“, sagte Co-Autorin Stefanie Komossa von der QianNan Normal University for Nationalities in Duyun City (China). „Das könnte helfen zu verstehen, wie frühreife Schwarze Löcher entstanden.“
Basierend auf der Simulation der Forscher sollte die Nahrungsversorgung des Schwarzen Lochs in den kommenden zehn Jahren merklich zurückgehen. Das würde dazu führen, dass sich die Röntgenhelligkeit von XJ1500+0154 während der nächsten paar Jahre abschwächt.
Eine Abhandlung, die diese Ergebnisse beschreibt, erschien am 6. Februar 2017 im Journal Nature Astronomy und ist online verfügbar. Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville (Alabama) leitet das Chandra-Programm für das Science Mission Directorate der Agentur in Washington. Das Smithsonian Astrophysical Observatory in Cambridge (Massachusetts) steuert Chandras Wissenschafts- und Flugoperationen.
(THK)
Antworten