Fernstes Schwarzes Loch feuert direkt Richtung Erde

Künstlerische Darstellung eines Sterns, der sich einem Schwarzen Loch zu sehr nähert und dabei durch die starke Anziehungskraft des Schwarzen Lochs gestaucht wird. Ein Teil des Sternmaterials wird hineingezogen und wirbelt um das Schwarze Loch, wodurch eine Scheibe entsteht. In seltenen Fällen wie diesem werden von den Polen des schwarzen Lochs Materie- und Strahlungsjets ausgestoßen (Illu.). Copyright: ESO/M.Kornmesser
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Künstlerische Darstellung eines Sterns, der sich einem Schwarzen Loch zu sehr nähert und dabei durch die starke Anziehungskraft des Schwarzen Lochs gestaucht wird. Ein Teil des Sternmaterials wird hineingezogen und wirbelt um das Schwarze Loch, wodurch eine Scheibe entsteht. In seltenen Fällen wie diesem werden von den Polen des schwarzen Lochs Materie- und Strahlungsjets ausgestoßen (Illu.).Copyright: ESO/M.Kornmesser

Künstlerische Darstellung eines Sterns, der sich einem Schwarzen Loch zu sehr nähert und dabei durch die starke Anziehungskraft des Schwarzen Lochs gestaucht wird. Ein Teil des Sternmaterials wird hineingezogen und wirbelt um das Schwarze Loch, wodurch eine Scheibe entsteht. In seltenen Fällen wie diesem werden von den Polen des schwarzen Lochs Materie- und Strahlungsjets ausgestoßen (Illu.).
Copyright: ESO/M.Kornmesser

Leicester (Großbritannien) – Bei Himmelsdurchmusterungen mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) haben Astronomen und Astronominnen eine ungewöhnliche Quelle sichtbaren Lichts entdeckt und als supermassereiches Schwarzes Loch in einer fernen Galaxie identifiziert, das das einen Stern verschlungen und die Reste in einem Strahl ausgestoßen hatte, der direkt auf die Erde ausgerichtet ist.

Wie das Team um Nial Tanvir von der University of Leicester, Igor Andreoni von der University of Maryland und Michael Coughlin von der University of Minnesota aktuell im Fachjournal „Nature“ (DOI: 10.1038/s41550-022-01820-x) berichtet, handelt es sich bei diesem Schwarzen Loch um das am weitesten entfernte Beispiel eines solchen Ereignisses, das jemals beobachtet wurde. Da der Materiestrahl direkt auf die Erde ausgerichtet ist, konnte ein solches Ereignis auch zum ersten Mal mit sichtbarem Licht beobachtet werden, was eine neue Möglichkeit zur Entdeckung dieser extremen Ereignisse biete, erläutern die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen.

Hintergrund
Sterne, die zu nahe an ein schwarzes Loch herankommen, werden durch die enormen Gezeitenkräfte des schwarzen Lochs auseinandergerissen, was als Tidal Disruption Event (TDE, Gezeitenstörung) bezeichnet wird. Bei etwa 1 % dieser Ereignisse werden Plasma- und Strahlungsjets von den Polen des rotierenden schwarzen Lochs ausgestoßen. 1971 stellte der Pionier der schwarzen Löcher, John Wheeler, das Konzept der Gezeitenstörung als „eine Zahnpastatube, die man in der Mitte fest zusammendrückt“ vor, wodurch das System „Materie aus beiden Enden ausstößt“. (Quelle: ESO)

Bislang wurden nur eine Handvoll derartiger Jet-TDEs beobachtet, weshalb es sich um sehr exotische und schlecht verstandene Ereignisse handelt. Die Beobachtung eines direkt auf die Erde gerichteten Ereignisses ist somit ein Glücksfall für die Wissenschaft.

Das Ereignis mit der Bezeichnung „AT2022cmc“ habe zunächst an einen Gammastrahlenausbruch – die stärkste Lichtquelle im Universum – erinnert. Die Aussicht, Zeuge dieses seltenen Phänomens zu werden, veranlasste Astronomen und Astronominnen aus aller Welt, mehrere Teleskope in Gang zu setzen, um die geheimnisvolle Quelle genauer zu beobachten.

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„Die mit dem VLT erlangten Daten zeigen, dass sich die Quelle in einer für diese Ereignisse beispiellosen Entfernung befand: Das von AT2022cmc erzeugte Licht begann seine Reise, als das Universum etwa ein Drittel so alt war wie heute“, erläutert die ESO.

Eine breite Spanne von Licht, von hochenergetischer Gammastrahlung bis hin zu Radiowellen, wurde von 21 Teleskopen auf der ganzen Welt gesammelt. Das Team verglich diese Daten dann mit verschiedenen Arten von bekannten Ereignissen, von kollabierenden Sternen bis hin zu Kilonovae. „Das einzige Szenario, das mit den Daten übereinstimmte, war eine seltene Jet-TDE, die auf uns gerichtet ist“, erklärt Giorgos Leloudas, Astronom an der DTU Space in Dänemark und Mitautor dieser Studie. „Weil der relativistische Jet auf uns gerichtet ist, ist das Ereignis viel heller, als es sonst erscheinen würde, und über einen größeren Bereich des elektromagnetischen Spektrums sichtbar.“

Die VLT-Entfernungsmessung ergab, dass AT2022cmc das am weitesten entfernte TDE ist, das je entdeckt wurde, aber das ist nicht der einzige rekordverdächtige Aspekt dieses Objekts. „Bisher wurden die wenigen bekannten Jet-TDEs zunächst mit Hochenergie-Gammastrahlen- und Röntgenteleskopen entdeckt, aber dies war die erste Entdeckung eines solchen Objekts bei einer optischen Durchmusterung“, sagt Daniel Perley, Astronom an der Liverpool John Moores University in Großbritannien und ebenfalls Mitautor der Studie abschließend. „Dies zeigt einen neuen Weg zur Entdeckung von Jet-TDEs, der weitere Untersuchungen dieser seltenen Ereignisse und der extremen Umgebungen um schwarze Löcher ermöglicht.“

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Recherchequellen: ESO, MIT

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