Das Lichtecho einer Röntgenfackel aus dem Kern einer Galaxie wurde beobachtet. Während der Stern in das Schwarze Loch gezogen wurde, wurde sein Material in die Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs injiziert, was einen plötzlichen Strahlungsstoß verursachte. Die resultierende Röntgenfackelemission wurde beobachtet, als sie auf lokale Sterngase traf und das Lichtecho erzeugte. Dieses Ereignis gibt uns einen besseren Einblick, wie Sterne von supermassiven Schwarzen Löchern gefressen werden, und bietet eine Methode zur Abbildung der Struktur galaktischer Kerne. Wissenschaftler glauben nun, Beobachtungsnachweise für das schwer fassbare zu haben molekularer Torus das soll aktive supermassive Schwarze Löcher umgeben.
Lichtechos von fernen Galaxien wurden bereits zuvor beobachtet. Die Echos einer Supernova, die vor 400 Jahren auftrat (die jetzt als Supernova-Rest SNR 0509-67.5 beobachtet wird), wurden hier auf der Erde gerade erst beobachtet, nachdem die Supernova-Emissionen von galaktischer Materie abprallten. Dies ist jedoch das erste Mal, dass die energetischen Emissionen eines plötzlichen Einstroms von Materie in eine supermassive Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs beobachtet wurden, die Gase in galaktischen Kernen widerhallt. Dies ist ein wichtiger Schritt, um zu verstehen, wie Sterne von supermassiven Schwarzen Löchern verbraucht werden. Zusätzlich wirkt das Echo wie ein Suchscheinwerfer, der die dunkle Sternmaterie zwischen den Sternen hervorhebt und eine Struktur enthüllt, die wir noch nie zuvor gesehen haben.
Diese neue Forschung wurde von einem internationalen Team unter der Leitung von Stefanie Komossa vom Max-Planck-Institut für außerirdische Physik in Garching unter Verwendung von Daten aus dem Sloan Digital Sky Survey durchgeführt. Komossa vergleicht diese Beobachtung mit der Beleuchtung einer dunklen Stadt mit einem Feuerwerk:
“Das Studium des Kerns einer normalen Galaxie ist wie ein nächtlicher Blick auf die Skyline von New York während eines Stromausfalls: Sie können nicht viel über Gebäude, Straßen und Parks lernen. Die Situation ändert sich beispielsweise während eines Feuerwerks. Es ist genau das gleiche, wenn ein plötzlicher Ausbruch energiereicher Strahlung eine Galaxie beleuchtet.”- Stefanie Komossa
Ein starker Röntgenstrahl wie dieser kann sehr schwer zu beobachten sein, da es sich um kurzlebige Emissionen handelt. Wenn Astronomen jedoch schnell genug sind, können durch das Betrachten eines solchen Ereignisses eine große Menge an Informationen gewonnen werden. Durch Analyse des Ionisationsgrades und der Geschwindigkeitsdaten in den spektroskopischen Emissionslinien des Echo-Lichts konnten die Max-Planck-Physiker den Fackelort ableiten. Innerhalb der Emissionslinien befinden sich die kosmischen „Fingerabdrücke“ der Atome an der Emissionsquelle, die sie zum galaktischen Kern führen, in dem vermutlich ein supermassives Schwarzes Loch lebt.
Das Standardmodell für galaktische Kerne (a.k.a. einheitliches Modell aktiver Galaxien) sagen einen „molekularen Torus“ voraus, der die Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs umgibt. Diese neuen Beobachtungen der Galaxie mit dem Namen SDSSJ0952 + 2143 scheinen zu zeigen, dass die Röntgenfackel vom galaktischen molekularen Torus (mit starken Eisenemissionslinien) reflektiert wurde. Dies ist das erste Mal, dass ein möglicher Torus vorhanden ist, und wenn dies bestätigt wird, erhalten Astrophysiker ihre Beobachtungsnachweise für diese theoretische Möglichkeit, wodurch das Standardmodell gestärkt wird. Darüber hinaus kann die Verwendung von Akkretionsscheibenfackeln Wissenschaftlern helfen, die Struktur anderer molekularer Torusse abzubilden.
Die Beobachtung der wiederholten Röntgenemission des Torus wird durch die Möglichkeit verstärkt, variable Infrarotemissionen zu sehen. Diese Emission bedeutet einen „letzten Hilferuf“, indem die staubige Wolke durch die einfallenden Röntgenstrahlen schnell erwärmt wird. Der Staub wird bald danach verdampft sein.
Aber woher wissen sie, dass es ein Stern war, der in die Akkretionsscheibe fiel? Zusätzlich zu den starken Eisenlinien gibt es seltsame Wasserstoffemissionslinien, die noch nie zuvor gesehen wurden. Dies ist ein starker Beweis dafür, dass es sich um die Trümmer eines Sterns handelt, die dem Schwarzen Loch zu nahe gekommen sind und dessen Wasserstoffbrennstoff entfernt haben.
Obwohl die Röntgenfackel abgeklungen ist, wird die Galaxie weiterhin vom Röntgensatelliten Chandra beobachtet. Es werden schwache, aber messbare Röntgenemissionen beobachtet, was möglicherweise darauf hinweist, dass der Stern immer noch der Akkretionsscheibe zugeführt wird. Es scheint möglich, dass die Messung dieser schwachen Emission auch von Nutzen sein kann, sodass die Forscher den molekularen Torus noch lange nach dem Ende der anfänglich starken Röntgenemission kartieren können.
Quellen: arXiv, Max-Planck-Institut für außerirdische Physik
