Das schwarze Loch im Herzen unserer Galaxie ist ein echtes Partytier, das endlos kosmische Blasen bläst. Die Ergebnisse sind überhaupt nicht leichtfertig und könnten uns helfen, besser zu verstehen, wie schwarze Löcher mit ihren Umgebungen interagieren und Galaxien helfen, sich zu entwickeln.
Mit dem James Webb Space Telescope (JWST) stellten Wissenschaftler fest, dass das zentrale schwarze Loch des Milchstraßens, der Schütze A* (SGR a*), ständig Fackeln ohne Pause ausstreamieren. Die Aktivität tritt über einen weiten Zeitbereich auf, einschließlich kurzer Zwischenspiele und langen Strecken.
Während einige der Fackeln nur schwache Flackern sind, die nur Sekunden dauern, spuckt SGR A* viel hellere und energischere Fackeln aus. Außerdem können einige der schwächsten Fackeln monatelang wühlen.
“Fackeln werden voraussichtlich in allen supermassiven schwarzen Löchern stattfinden, aber unser Schwarzes Loch ist einzigartig”, sagte der Teamleiter und Forscherin der Northwestern University, Farhad Yusef-Zade, in einer Erklärung. “Es sprudelt immer von Aktivität und scheint nie einen stationären Zustand zu erreichen. Wir haben das Schwarze Loch in 2023 und 2024 mehrmals beobachtet und bei jeder Beobachtung Veränderungen festgestellt.
“Wir haben jedes Mal etwas anderes gesehen, was wirklich bemerkenswert ist. Nichts blieb jemals gleich.”
Kosmisches Feuerwerk im Herzen der Milchstraße
Das Team benutzte das Nircam-Instrument der JWST (Nahinfrarotkamera), um SGR a* für mehrere 8 bis 10-Stunden-Zeiträume von insgesamt zwei Tagen im Laufe eines Jahres zu beobachten. Dies ergab, wie sich SGR A* und seine unmittelbare Umgebung im Laufe der Zeit veränderten.
Yusef-Zadeh und Kollegen hatten erwartet, Fackeln zu sehen, aber das zentrale Schwarze Loch des Milky Way, das eine Masse von rund 4,3 Millionen Sonnen aufweist, war aktiver als vorhergesagt und startete kosmisches Feuerwerk mit unterschiedlicher Helligkeit und Dauer um die Uhr.
Die Materie rund um zentrale supermassive schwarze Löcher wie SGR A* Form abgeflachtes Gaswolken und Staub, die als “Akkretionsscheiben” bezeichnet werden. Das Team sah die Akkretionsscheibe von SGR a* bis zu sechsmal täglich erzeugten, wobei kleinere Unterflügel diese Explosionen unterstreichten.
“In unseren Daten sahen wir uns ständig veränderte, sprudelnde Helligkeit”, sagte Yusef-Zadeh. “Und dann tauchte plötzlich ein großer Helligkeitsschub auf. Dann beruhigte es sich wieder.
“Wir konnten in dieser Aktivität kein Muster finden. Es scheint zufällig zu sein. Das Aktivitätsprofil des Schwarzen Lochs war jedes Mal neu und aufregend, wenn wir es uns angesehen haben.”
Wellen um schwarze Löcher machen
Yusef-Zadeh und Kollegen verstehen noch nicht, welcher Prozess diese Fackeln um SGR a*erzeugt. Sie vermuten jedoch, dass die Fackeln verschiedener Dauer durch verschiedene Mechanismen verursacht werden.
Im Vergleich der Akkretionsscheibe mit einem Fluss sind die kurzen, schwachen Fackeln mit kleinen zufälligen Rundproben auf der Flussoberfläche vergleichbar.
Die längeren, helleren Fackeln sind dagegen wie Gezeitenwellen und werden durch bedeutendere Ereignisse in der Akkretionsscheibe erzeugt. Diese Ereignisse sind leistungsstark genug, um Plasma zu komprimieren und einen vorübergehenden Strahlungsschub zu erzeugen.
“Es ähnelt, wie sich das Magnetfeld der Sonne zusammennimmt, komprimiert und dann eine Solarflare ausbricht”, erklärte Yusef-Zadeh. “Natürlich sind die Prozesse dramatischer, da die Umgebung um ein schwarzes Loch viel energischer und extremer ist. Aber die Sonnenoberfläche sprudelt auch mit Aktivität.”
Diese großen turbulenten Ereignisse und die leistungsstarken Fackeln könnten mit der magnetischen Wiederverbindung zusammenhängen. Dies tritt auf, wenn zwei Magnetfelder kollidieren und geladene Partikel zu nahezu Lichtgeschwindigkeiten beschleunigen, wodurch sie helle Strahlungsausbrüche emittieren.
Nircam hat die Fähigkeit, zwei verschiedene Wellenlängen des Infrarotlichts zu sehen, und dies ermöglichte dem Team zu beobachten, wie sich die Helligkeit der Fackeln bei jeder Wellenlänge veränderte. Dies schuf ein nuanciertes Bild des Verhaltens um SGR A*, das einen weiteren Schock lieferte.
Es stellt sich heraus, dass sich die Helligkeit der Kurzwellenlängenstrahlungsereignisse vor ihren langwelligen Gegenstücken zu ändern schien.
“Dies ist das erste Mal, dass wir bei diesen Wellenlängen eine zeitliche Verzögerung bei den Messungen gesehen haben”, sagte Yusef-Zadeh. “Wir beobachteten diese Wellenlängen gleichzeitig mit Nircam und bemerkten die längeren Wellenlänge hinter dem kürzeren um eine sehr kleine Menge – vielleicht einige Sekunden bis 40 Sekunden.”
Die Zeitverzögerung deutet auf die Phänomene hin, die um SGR a*auftreten. Eine mögliche Erklärung hierfür sind die beschleunigten Partikel, die Energie verlieren, wenn sich die Fackel entwickelt. Dieser Energieverlust tritt bei kürzeren Wellenlängen schneller auf als bei längeren Wellenlängen.
Yusef-Zadeh und Kollegen hoffen nun, den JWST zu verwenden, um SGR a* für einen längeren Zeitraum zu beobachten. Der Forscher hat einen Vorschlag vorgelegt, das 10 -Milliarden -Dollar -Weltraumteleskop zu verwenden, um unser zentrales supermassives Schwarzes Loch für 24 Stunden ununterbrochen zu beobachten.
“Wenn Sie sich so schwache Aufflackereignisse ansehen, müssen Sie mit Lärm konkurrieren”, schloss Yusef-Zadeh. “Wenn wir 24 Stunden lang beobachten können, können wir das Geräusch reduzieren, um Funktionen zu sehen, die wir vorher nicht sehen konnten.
“Das wäre erstaunlich. Wir können auch sehen, ob diese Fackeln Periodizität zeigen (oder sich wiederholen) oder ob sie wirklich zufällig sind.”
Die Forschung des Teams wurde am Dienstag (18. Februar) in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
