DENVER - Astronomen sahen zu, wie eine Hochgeschwindigkeitsgaswolke in die Materie eindrang und auf Schütze A * - das supermassereiche Schwarze Loch in der Mitte der Milchstraße - zugesaugt wurde. Dann flogen sie in den Weltraum. Sorgfältige Beobachtungen haben nun gezeigt, wie stark sich die Gaswolke, die die Astronomen G2 nannten, nach der Kollision verlangsamte.
Diese Messung sagt den Wissenschaftlern etwas Wichtiges: die Dichte der heißen Materie, die Schütze A * umgibt, das der Erde am nächsten bekannte supermassereiche Schwarze Loch. SagittariusA * (SagA *) ist ruhig, was bedeutet, dass es keine riesige Materiescheibe verschlingt und Jets abfeuert. Aber es gibt immer noch etwas Heißes und Glühendes, das die Physiker nicht sehr gut verstehen. Die Kollision mit G2 bietet Astronomen einen ihrer bisher besten Hinweise darauf, woraus dieser leuchtende Ring besteht.
"Da war diese Widerstandskraft. Das Ding wurde langsamer", sagte Stefan Gillessen, Astronom am Max-Planck-Institut für außerirdische Physik in Garching.
Die Verzögerung von G2 bewies, dass es in unmittelbarer Nähe des Schwarzen Lochs etwas Wesentliches gab, durch das G2 stürzen konnte, sagte Gillessen.
Physiker entdeckten diese Verlangsamung anhand von Daten aus der GRAVITY-Zusammenarbeit am Very Large Telescope (VLT) in Chile. GRAVITY vereint Infrarotlicht aller vier Teleskope des VLT zu einem besonders scharfen Bild. Dies ermöglichte den Forschern einen beispiellosen Blick auf den Beinaheunfall eines Objekts mit einem Schwarzen Loch.
"Natürlich hat es Spaß gemacht, es zu sehen, aber jetzt haben wir daraus etwas Nützliches gemacht", sagte Gillessen gegenüber Live Science. "Wir haben tatsächlich die Atmosphäre um ein Schwarzes Loch in einem Radius gemessen, der zuvor völlig unzugänglich war."
G2 ist selbst ein seltsames Objekt: eine blöde Masse warmen Gases, die ein oder zwei Sternensysteme im Zentrum haben könnte, aber nicht durch irgendetwas Offensichtliches an die Gravitation gebunden ist, sagte Gillessen. Stattdessen fließt es fließend entlang einer engen, elliptischen Umlaufbahn um SagA * und kommt an einem Ende dem Schwarzen Loch sehr nahe.
Bereits im Jahr 2015 wussten Wissenschaftler, dass G2 dem Schwarzen Loch am nächsten kommen würde. Und zu der Zeit dachten sie, es könnte ein Feuerwerk erzeugen, wenn sie in das Schwarze Loch selbst fallen. Das ist nicht geschehen, was einige Beobachter damals enttäuscht hat. Aber es bot Gillessen und seinem Team die Möglichkeit, die Geschwindigkeitsänderungsmessung durchzuführen.
Gillessen und seine Mitarbeiter veröffentlichten ihre Messung am 25. Januar im Astrophysical Journal, und Gillessen präsentierte ihre Ergebnisse auf der April-Sitzung der American Physical Society in Denver.
Sie hatten vermutet, dass G2 aufgrund einer anderen Wolke namens G1 langsamer werden könnte. G1 entfernte sich bereits von dem Schwarzen Loch, als es entdeckt wurde, entlang einer ähnlichen, aber kleineren und langsameren Umlaufbahn wie G2. Das Team vermutete, dass die beiden miteinander verbunden sein könnten und dass sich G1 langsamer bewegte, weil es kürzlich eine enge Begegnung mit der Atmosphäre des Schwarzen Lochs gegeben hatte.
Und als G2 auf den leuchtenden Ring um SagA * traf, wurde er ebenfalls langsamer, wenn auch nicht ganz so stark. Der Unterschied, so die Forscher, könnte darauf zurückzuführen sein, dass G1 bereits einen Weg für seinen Zwilling frei gemacht hat. G2, das sich aufgrund seiner hohen Geschwindigkeit auf einer mehr als 300-jährigen Umlaufbahn um das Schwarze Loch befand, hat sich nun verlangsamt und befindet sich auf einer viel kürzeren Umlaufbahn. Es sollte nur 50 Jahre dauern, bis der nächste Ansatz erreicht ist. Es wird in den 2150er Jahren vollständig in das Schwarze Loch fallen.
Anhand von Kollisionsmodellen zeigten die Forscher, dass diese Verlangsamung auf eine Atmosphäre von etwa 4.000 Partikeln pro Kubikzentimeter in einer Entfernung von 1.000 Mal dem Radius des Ereignishorizonts des Schwarzen Lochs hindeutet. Das ist viel weniger dicht als die Erdatmosphäre, aber immer noch bedeutsam. Das sind Daten, die Astrophysiker, die das dunkle, ruhige Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie modellieren, verwenden können, sagte Gillessen. Und SagA * ist momentan ein heißes Thema. Es ist das nächste Schwarze Loch, das das Event Horizon Telescope (EHT), das kürzlich das erste Bild des Schwarzen Lochs M87 produzierte, aufnehmen wird. Dank der ruhigen Natur von SagA * wird es ein ganz anderes sein als das Schwarze Loch, das die EHT bereits gesehen hat.
Jetzt wissen Wissenschaftler etwas mehr darüber, wie die unmittelbare Nachbarschaft aussieht.
