Supermassive Schwarze Löcher gehören zu den geheimnisvollsten Bewohnern des Weltraums und befinden sich normalerweise in den Zentren der meisten Galaxien. Ihre Masse beträgt Dutzende und Hunderte von Milliarden der Masse unserer Sonne. Wenn es jedoch um Schwarze Löcher geht, die im frühen Universum – also in den ersten Hunderten und Milliarden Jahren nach dem Urknall – entstanden sind, zucken Astronomen mit den Schultern: Die Frage, warum diese Objekte in so kurzer Zeit enorme Größen erreichten, stellt sich Die Zeit ist noch unklar. Die Ergebnisse einer neuen Studie, deren Autoren mithilfe des James-Webb-Weltraumteleskops im Herzen einer alten Galaxie ein Schwarzes Loch mit geringer Masse entdeckten, das Materie mit einer 40-mal höheren Geschwindigkeit absorbiert als das sogenannte Eddington-Grenze
Beobachtungsdaten, die mit dem „James Webb“-Weltraumteleskop gewonnen wurden enthüllte die Geheimnisse der Entstehung supermassereicher Schwarzer Löcher im frühen Universum. Bild: phys.org
Inhalt
- 1 Cluster antiker Galaxien
- 2 Hungriger Weltraum « ;Monster»
- 3 Wie gewinnen Schwarze Löcher an Masse?
- 4 Ungewöhnliche Galaxien, Schwarze Löcher und Sternensysteme
Cluster antiker Galaxien
Nachdem das James-Webb-Weltraumobservatorium seine Arbeit aufgenommen hatte, berichteten Astronomen über die Entdeckung einer beträchtlichen Anzahl von Galaxien, die sich kurz nach der Geburt des Universums bildeten. Beispielsweise beobachtete das Teleskop zuvor drei entfernte Galaxien gleichzeitig, die mindestens 300 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden. Diese Zahlen bedeuten, dass das von „Webb“ eingefangene Licht etwa 13,5 Milliarden Jahre brauchte, um ihn zu erreichen.
Erinnern wir uns daran, dass eines der Hauptinstrumente dieses Weltraumteleskops der Infrarotspektrograph NIRcam ist, dessen hohe Empfindlichkeit es ihm ermöglicht, Strahlung selbst von entferntesten Objekten zu erfassen. Mit seiner Hilfe gelang es einem internationalen Forscherteam unter der Leitung des Astronomen Hywon Suh vom Gemini-Observatorium konnte die „Gefräßigen“ studieren. ein Schwarzes Loch mit geringer Masse.
„James Webb“-Weltraumteleskop ermöglicht es Ihnen, die am weitesten von unserem Planeten entfernten Objekte zu beobachten. Bild: rappler.com
Eine kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlichte Studie ergab, dass im Zentrum einer Galaxie, die sich nur 1,5 Milliarden Jahre nach der Geburt des Universums bildete, ein äußerst ungewöhnliches Objekt namens LID-568 Materie in einer Geschwindigkeit verbrauchte, die die theoretischen Grenzen überstieg. Die Entdeckung liefert neue Informationen über die Mechanismen des schnellen Wachstums von Schwarzen Löchern im frühen Universum.
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Beachten Sie, dass Forscher mithilfe des Chandra-Weltraumobservatoriums der NASA zum ersten Mal eine Galaxiengruppe entdeckt haben, in der sich ein Schwarzes Loch befindet. im Röntgenbereich. Diese Daten reichten jedoch nicht aus, um den Standort sowohl der Galaxie als auch ihres zentralen Objekts genau zu bestimmen. Die an Bord der „Webb“ installierte NIRcam konnte diese Aufgabe, wie oben erwähnt, bewältigen.
Das hungrige Weltraum-„Monster“
Zuerst eine Gruppe alter Galaxien mit Hilfe von „Chandra“ beobachten. Und dann machte Webb, ein Team von Astronomen, eine unerwartete Entdeckung – es stellte sich heraus, dass es in der Nähe von LID-568 starke Gasemissionen gab. Die Größe und Geschwindigkeit der Emissionen veranlasste das Team zu der Annahme, dass das beobachtete Schwarze Loch aufgrund einer einzigen großräumigen Akkretionsepisode (d. h. der Absorption von Materie) deutlich an Größe zugenommen hatte.
< p>Die anschließende Analyse der Daten ergab, dass LID-568 äußerst „gefräßig“ ist. und absorbierte Materie mit einer Geschwindigkeit, die 40-mal höher war als die sogenannteEddington-Grenze. Es wird angenommen, dass Letzteres die maximale Leuchtkraft bestimmt, die in der Nähe eines Schwarzen Lochs beobachtet wird, und die Menge an Material, die dieses kosmische Monster absorbieren kann, um ein Gleichgewicht zwischen der Anziehungskraft der Schwerkraft und dem Strahlungsdruck aufrechtzuerhalten, der durch die Erwärmung der einfallenden Materie entsteht.
Der Nachweis von LID-568 wäre ohne das James-Webb-Teleskop unmöglich gewesen. Bild: Studyfinds.org
Dieses schwarze Loch veranstaltete ein wahres Festmahl und zeigte, dass das Fast-Food-Gericht ein wahres Festessen darstellt. oberhalb der Eddington-Grenze ist eine mögliche Erklärung dafür, warum wir im frühen Universum massive Schwarze Löcher beobachten, erklärte Co-Autorin der neuen Studie Julia Scharwaechter.
Bemerkenswert ist, dass LID-568 ein Schwarzes Loch mit geringer Masse ist, aber die neue Entdeckung legt nahe, wie sich im frühen Universum massereichere kosmische Monster bilden. Nach bestehenden Theorien entstehen diese Objekte aus kleineren Schwarzen Löchern, sogenannten „Seeds“, die nach dem Tod der ersten Sterne (leichte Seeds) oder dem direkten Kollaps von Gaswolken (schwere Seeds) entstehen. Bis vor Kurzem wurden diese Annahmen nicht durch Beobachtungsdaten bestätigt und konnten nicht erklären, wie „Samen“ entstehen. sich in supermassereiche Schwarze Löcher verwandeln.
Der Entstehungsmechanismus supermassereicher Schwarzer Löcher im frühen Universum ist eine der wichtigsten Fragen der Astrophysik . Bild: techexplorist.com
Die Autoren der wissenschaftlichen Arbeit stellten fest, dass die Entdeckung eines Schwarzen Lochs geringer Masse mit Super-Eddington-Akkretion auf eine signifikante Zunahme der Masse des Objekts als Teil einer einzigen und schnellen Absorption von Material (unabhängig davon, welcher „Same“ – schwer oder leicht – der LID entstand aus).
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Wie gewinnen Schwarze Löcher an Masse?
Die Gasemissionen rund um das Zentrum von LID-568, die das Team anhand von Beobachtungsdaten entdeckte, bewegen sich mit Geschwindigkeiten von etwa 500–600 km/s und wirken als „Ventil“, um zu verhindern, dass das System durch die Freisetzung der erzeugten Energie destabilisiert wird durch extreme Gasansammlung. Diese völlig zufällige und unerwartete Entdeckung fügte neue, nützliche Daten zum Verständnis des Wachstumsmechanismus von Schwarzen Löchern im frühen Universum hinzu.
Die Entdeckung von LID-568 wird Astronomen in Zukunft dabei helfen, zu erklären, wie kurz nach dem Urknall großräumige Strukturen wie Galaxien und supermassereiche Schwarze Löcher im Universum entstanden sind. Die Autoren der neuen Studie stellten fest, dass sie auch die Häufigkeit solcher extremer kosmischer Ereignisse und ihre Rolle bei der Entwicklung von Galaxien untersuchen können.
Schwarze Löcher mit hoher Masse sind die mysteriösesten Objekte im Weltraum. BILD: bigthink.com
Dies ist eine aufregende Zeit für die Wissenschaft. „Mit jeder neuen Entdeckung kommen wir dem Verständnis näher, wie das Universum funktioniert und wie es sich in den ersten Milliarden Jahren seines Bestehens entwickelt hat“, schlussfolgerten die Autoren der Entdeckung.
Also die Gefräßigen Das Schwarze Loch LID-568 und seine phänomenale Akkretionsrate stellen bestehende Theorien in Frage und ermöglichen es Forschern, der Lösung eines der wichtigsten Probleme der Astrophysik näher zu kommen.
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Ungewöhnliche Galaxien, Schwarze Löcher und Sternsysteme
Zuvor hatten Physikforscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und des California Institute of Technology ein ungewöhnliches Dreifachsystem entdeckt, in dessen Zentrum sich neben zwei Sternen ein Schwarzes Loch befindet. Wie sich herausstellt, befindet sich der erste Stern in der Nähe des Schwarzen Lochs und umkreist es alle 6,5 Tage, während der zweite Stern viel weiter entfernt ist – es dauert 70.000 Jahre, um eine Umdrehung zu vollenden.
Die in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlichten Ergebnisse der Studie stellen auch die herkömmliche Meinung über die Entstehung von Schwarzen Löchern in Frage: Die Tatsache, dass ein entfernter Stern gravitativ an ein Schwarzes Loch gebunden ist, legt nahe, dass dieses kosmische Monster nicht durch eine Supernova-Explosion entstanden ist: Das Ergebnis des direkten Kollapses – das ist ein milderer Prozess, bei dem der Stern auseinanderbricht, ohne zu explodieren, und allen entfernten Objekten erlaubt, in seiner Umlaufbahn zu bleiben.
Ein Dreifachsternsystem mit einem zentralen Schwarzen Loch gibt Astronomen Rätsel auf. Bild: thebrighterside.news
Es wird angenommen, dass die meisten Schwarzen Löcher durch Sternexplosionen entstehen, aber unsere Ergebnisse stellen diese Theorie in Frage. Das entdeckte System ist nicht nur im Hinblick auf die Entwicklung von Schwarzen Löchern interessant, sondern auch im Hinblick auf die Existenz ähnlicher Dreifachsysteme im Universum.
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?Eine weitere beeindruckende Entdeckung war kürzlich ein Schwarzes Loch im Herzen der alten Galaxie GS-10578 (oder Pablos Galaxie), das seine Heimat aushungerte und der Galaxie das Gas entzog, das für die Bildung neuer Sterne erforderlich ist. Beachten Sie, dass der Prozess, der die Sternentstehung stoppt, Wissenschaftlern hilft, besser zu verstehen, wie sich Galaxien im Laufe der Zeit entwickelt haben.
Ein supermassereiches Schwarzes Loch im frühen Universum ließ seine Heimatgalaxie verhungern. Bild: thebrighterside.news
GS-10578 entstand etwa zwei Milliarden Jahre nach dem Urknall, aber es entstehen in ihm praktisch keine neuen Sterne. Wir nennen solche Objekte „tot“, fassten die Autoren der Studie zusammen.
Beachten Sie, dass die meisten Sterne, deren Masse etwa 200 Milliarden Mal so groß ist wie die Masse der Sonne, in diesem Intervall entstanden sind vor 12,5 bis 11,5 Milliarden Jahren. Somit ist GS-10578 eine einzigartige Galaxie für das frühe Universum. Die Ergebnisse der Studie werden in der Zeitschrift Nature Astronomy vorgestellt.