Homer Simpson wäre traurig: Jüngste Beobachtungen des binären Systems eines Schwarzen Lochs und seines Begleitsterns haben den Rückzug der donutförmigen Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch gezeigt. Dieser schrumpfende „Donut“ wurde bei Beobachtungen des Binärsystems GX 339-4 beobachtet, eines Systems, das aus einem sonnenähnlichen Stern und einem Schwarzen Loch mit zehn Sonnenmassen besteht.
Wenn sich das Schwarze Loch von Gas ernährt, das aus dem umlaufenden Stern austritt, erzeugt die Änderung des Gasflusses eine unterschiedliche Größe in der Materiescheibe, die sich torusförmig um das Schwarze Loch sammelt. Zum ersten Mal wurden die Änderungen in der Größe dieser Scheibe gemessen, um zu zeigen, wie viel kleiner der Donut wird.
GX-339-4 liegt 26.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Ara. Alle 1,7 Tage im System umkreist ein Stern das massereichere Schwarze Loch. Dieses und ähnliche Systeme zeigen periodische Fackeln der Röntgenaktivität, wenn Gas, das vom Schwarzen Loch aus dem Stern gestohlen wird, in der Akkretionsscheibe erhitzt wird, die sich um das Schwarze Loch sammelt. In den letzten sieben Jahren hatte das System in den letzten sieben Jahren vier energetische Ausbrüche, was es zu einem ziemlich aktiven binären System aus Schwarzem Loch und Stern macht.
Das in das Loch fallende Material bildet Strahlen aus hochenergetischen Photonen und Gasen, von denen einer in Richtung Erde zeigt. Es sind diese Jets, die ein Team internationaler Astronomen mit dem Suzaku-Röntgenobservatorium, das von der Japan Aerospace Exploration Agency und der NASA gemeinsam betrieben wird, und dem Satelliten X-ray Timing Explorer der NASA beobachtet hat. Die Ergebnisse ihrer Beobachtungen wurden in der Ausgabe vom 10. Dezember von veröffentlicht Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe.
Obwohl das System schwach war, als sie ihre Messungen mit den Teleskopen durchführten, erzeugte es stetige Röntgenstrahlen. Das Team suchte nach der Signatur von Röntgenspektrallinien, die durch die Fluoreszenz von Eisenatomen in der Scheibe erzeugt wurden. Die starke Schwerkraft des Schwarzen Lochs verschiebt die Energie der vom Eisen erzeugten Röntgenstrahlen und hinterlässt eine charakteristische Spektrallinie. Durch Messung dieser Spektrallinien konnten sie die Größe der Schrumpfscheibe mit ziemlich hoher Sicherheit bestimmen.
So erfolgt das Schrumpfen: Der Teil der Scheibe, der näher am Schwarzen Loch liegt, ist dichter, wenn mehr Gas aus dem Stern austritt, der ihn begleitet. Wenn dieser Durchfluss verringert wird, erwärmt sich der innere Teil der Scheibe und verdampft. Während der hellsten Perioden der Ausgabe des Schwarzen Lochs wurde berechnet, dass sich die Scheibe innerhalb von etwa 30 km (20 Meilen) vom Ereignishorizont des Schwarzen Lochs befindet, während sich die Scheibe während geringerer Leuchtperioden auf mehr als das 27-fache oder auf 1.000 zurückzieht km vom Rand des Schwarzen Lochs entfernt.
Dies hat eine wichtige Bedeutung für die Untersuchung, wie Schwarze Löcher ihre Jets bilden. Obwohl die Akkretionsscheibe in der Nähe des Schwarzen Lochs verdunstet, bleiben diese Düsen auf einem konstanten Ausgang.
John Tomsick vom Space Sciences Laboratory an der University of California in Berkeley sagte in einer Pressemitteilung der NASA: „Dies sagt uns nicht, wie sich Jets bilden, aber es sagt uns, dass Jets gestartet werden können, selbst wenn die Akkretion mit hoher Dichte erfolgt Strömung ist weit vom Schwarzen Loch entfernt. Dies bedeutet, dass der Akkretionsfluss mit niedriger Dichte der wichtigste Bestandteil für die Bildung eines stetigen Strahls in einem Schwarzlochsystem ist. “
Lesen Sie die vorgedruckte Version des Teambriefs. Wenn Sie weitere Informationen darüber wünschen, wie die Röntgenstrahlen von den Scheiben um Schwarze Löcher ihre Form und Drehung bestimmen können, lesen Sie einen Artikel aus dem Space Magazine aus dem Jahr 2003, Eisen kann helfen, festzustellen, ob sich ein Schwarzes Loch dreht.
Quelle: Pressemitteilung der NASA / Suzaku
