Das wilde Schwarze Loch verschlingt bei jedem Vorbeiflug dreimal so viele Sterne wie die Erde

Die von Astronomen an der Universität Leicester entdeckte gewaltige Explosion von Röntgenstrahlen lässt darauf schließen, dass Materie, die dreimal so groß ist wie die Masse der Erde, in… verglüht. schwarzes Loch.

Ein Stern wie unsere Sonne in einer nahegelegenen Galaxie wird nach und nach von einem kleinen, aber gefräßigen Schwarzen Loch gefressen und verliert bei jedem Vorbeiflug die Masse von drei terrestrischen Planeten.

Über die Entdeckung durch Astronomen der Universität Leicester wurde am 7. September in der Fachzeitschrift berichtet Naturastronomie Es stellt das „fehlende Glied“ in unserem Wissen über Schwarze Löcher dar, die die Sterne stören, die sie umkreisen. Es weist darauf hin, dass eine ganze Population von Sternen im Verzehrsprozess ist und noch unentdeckt ist.

Das Team erhielt Unterstützung von der UK Space Agency und dem UK Science and Technology Facilities Council (STFC).

Entdeckungsdetails

Astronomen wurden durch einen hellen Röntgenblitz auf den drohenden Untergang des Sterns aufmerksam gemacht, der offenbar aus dem Zentrum der nahegelegenen Galaxie 2MASX J02301709+2836050, etwa 500 Millionen Lichtjahre von der Galaxie entfernt, zu kommen scheint. Milchstraße. Der Asteroid erhielt den Namen Swift J0230 und wurde im Moment seines ersten Auftretens mit einem neuen Instrument beobachtet, das von Wissenschaftlern für das Neil Gehrels Swift Observatory entwickelt wurde. Sie planten schnell schnellere Beobachtungen und stellten fest, dass es nicht wie erwartet verblasste, sondern sieben bis zehn Tage lang hell leuchtete und sich dann plötzlich ausschaltete, wobei dieser Vorgang etwa alle 25 Tage wiederholt wurde.

Ein visuelles Bild der Galaxie, in der sich das neue Ereignis ereignete, entnommen aus archivierten PanSTARRS-Daten. Das Röntgenobjekt befindet sich irgendwo innerhalb des weißen Kreises und ist in 100 Metern Entfernung etwa so groß wie ein Stecknadelkopf. Auch die Position einer zwei Jahre alten Supernova wird angezeigt. Bildnachweis: Daniele B. malisani/panstars

Verbinde die fehlenden Teile

Ein ähnliches Verhalten wurde bei sogenannten quasiperiodischen Explosionen und periodischen Kernexplosionen beobachtet, bei denen der Stern über Material verfügt, das von einem Schwarzen Loch zerrissen wird, wenn sich seine Umlaufbahn ihm nähert. Sie unterscheiden sich jedoch in der Häufigkeit und Häufigkeit ihrer Eruptionen ob sie explodieren oder nicht. Dominant ist die Explosion in Röntgenstrahlen oder optischem Licht. Die Regelmäßigkeit der Emissionen von Swift J0230 nahm zwischen den beiden ab, was darauf hindeutet, dass es sich um das „fehlende Glied“ zwischen den beiden Arten von Eruptionen handelt.

Anhand vorgeschlagener Modelle dieser beiden Ereignisklassen kamen Wissenschaftler zu dem Schluss, dass die Explosion von Swift J0230 einen Stern darstellt, der in der Größe unserer Sonne ähnelt und sich auf einer elliptischen Umlaufbahn um ein Schwarzes Loch mit geringer Masse im Zentrum seiner Galaxie befindet. . Wenn sich die Umlaufbahn des Sterns der starken Anziehungskraft des Schwarzen Lochs nähert, wird der Atmosphäre des Sterns Materie entzogen, die der Masse von drei Erdplaneten entspricht, und erhitzt, während sie in das Schwarze Loch fällt. Extreme Hitze, etwa 2 Millionen Grad CelsiusDabei wurde eine riesige Menge an Röntgenstrahlen freigesetzt, die zuerst vom Swift-Satelliten eingefangen wurden.

Jetzt siehst du es nicht, jetzt siehst du es! Röntgenbilder desselben Ortes am Himmel vor (links) und nach (rechts) dem Ausbruch von Swift J0230. Diese Bilder wurden vom Röntgenteleskop an Bord des Swift-Satelliten aufgenommen. Bildnachweis: Phil Evans (Universität Leicester)/NASA SWIFT

Experteneinblicke

Der Hauptautor Dr. Phil Evans von der School of Physics and Astronomy der University of Leicester sagte: „Dies ist das erste Mal, dass wir sehen, wie ein Stern wie unsere Sonne wiederholt von einem massearmen Schwarzen Loch auseinandergerissen und verschlungen wird.“ Diese sogenannten „häufigen und teilweisen Gezeitenstörungen“ sind selbst eine völlig neue Entdeckung und lassen sich offenbar in zwei Arten unterteilen: solche, die alle paar Stunden ausbrechen, und solche, die etwa jedes Jahr ausbrechen. Dieses neue System passt genau in die Lücke zwischen diesen Elementen, und wenn man die Zahlen durchgeht, stellt man fest, dass auch die beteiligten Objekttypen zusammenpassen.

Dr. Rob Isles-Ferris, der mit Dr. Evans am Swift-Satelliten arbeitet, schloss vor Kurzem seine Doktorarbeit an der Universität Leicester ab, bei der er Sterne untersuchte, die durch Schwarze Löcher gestört wurden. „In den meisten Systemen, die wir in der Vergangenheit gesehen haben, ist der Stern vollständig zerstört“, erklärt er. Swift J0230 ist eine spannende Ergänzung zur Klasse der turbulenten Sterne, auch weil es uns zeigt, dass die beiden Klassen dieser zuvor gefundenen Objekte tatsächlich verwandt sind, wobei unser neues System uns das fehlende Bindeglied liefert.

Illustration von Neils Girls Swift Observatory. Bildnachweis: NASA

Bleiben Sie dran für weitere Entdeckungen

„Angesichts der Tatsache, dass wir Swift J0230 innerhalb weniger Monate nach der Aktivierung unseres neuen Transientenfängers gefunden haben, gehen wir davon aus, dass es noch viel mehr geben wird“, sagte Dr. Kim Page von der Universität Leicester, die die Daten für die Studie analysierte. Solche Dinge gibt es da draußen und warten darauf, entdeckt zu werden.

Dr. Chris Nixon ist ein theoretischer Astrophysiker, der kürzlich von der University of Leicester an die University of Leeds gewechselt ist. Er leitete die theoretische Interpretation dieses Ereignisses. Seine Forschung wird vom UK Science and Technology Facilities Council und dem Leverhulme Trust finanziert.

Forscher schätzen, dass die Masse des Schwarzen Lochs etwa das 10.000- bis 100.000-fache der Masse unserer Sonne beträgt, was für die supermassereichen Schwarzen Löcher, die typischerweise in den Zentren von Galaxien zu finden sind, sehr klein ist. Man geht davon aus, dass das Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie eine Masse von 4 Millionen Sonnenmassen hat, während sich der größte Teil davon in einer Region mit einer Masse von 100 Millionen Sonnenmassen befindet.

Dies ist die erste Entdeckung, die mit dem neuen Swift-Satelliten-Transientendetektor gemacht wurde, der vom Team der University of Leicester entwickelt wurde und auf ihren eigenen Computern läuft. Wenn ein Extremereignis einen Röntgenausbruch in einem Bereich des Himmels verursacht, in dem es zuvor keine Röntgenstrahlung gab, sprechen Astronomen von einem astronomischen Röntgentransienten. Trotz der extremen Ereignisse, die sie andeuten, sind diese Ereignisse nicht leicht oder zumindest nicht schnell zu finden – daher wurde dieses neue Tool entwickelt, um in Echtzeit nach neuen Arten von Transienten zu suchen.

„Diese Art von Objekt war bis zum Bau dieser neuen Anlage nicht nachweisbar, und bald darauf fanden wir dieses völlig neue, noch nie dagewesene Ereignis“, fügt Dr. Evans hinzu. Swift ist fast 20 Jahre alt und hat plötzlich völlig neue Ereignisse entdeckt, von denen wir nie wussten, dass sie existieren. Ich denke, das zeigt, dass man jedes Mal, wenn man eine neue Sichtweise auf den Weltraum findet, etwas Neues lernt und entdeckt, dass es etwas gibt, das man vorher nicht wusste.

Internationale Zusammenarbeit und Zukunftsperspektiven

Dr. Caroline Harper, Leiterin der Weltraumwissenschaft bei der britischen Weltraumbehörde, sagte: „Dies ist eine weitere aufregende Entdeckung der weltweit führenden Swift-Mission – ein Schwarzes Loch mit geringer Masse, das bei seiner Umlaufbahn von einem sonnenähnlichen Stern ‚bisse‘ erhält.“ .“ nah genug.

„Die britische Raumfahrtbehörde arbeitet mit zusammen NASA In dieser Mission seit vielen Jahren; Das Vereinigte Königreich hat die Hardware-Entwicklung von zwei wichtigen wissenschaftlichen Instrumenten geleitet und wir haben Mittel für das Swift Science Data Centre bereitgestellt, das wir weiterhin unterstützen. Wir freuen uns auf weitere Erkenntnisse von Swift über Gammastrahlenausbrüche im gesamten Universum und die massiven Ereignisse, die sie in der Zukunft verursachen.

Weitere Informationen zu dieser Entdeckung finden Sie unter dem sonnenähnlichen Stern Swift Spies der NASA, der Stück für Stück verzehrt wird.

Referenz: „Quasi-periodische monatliche Ausbrüche aufgrund wiederkehrender Sternstörungen durch ein massives Schwarzes Loch“ von PA Evans, CJ Nixon, S. Campana, P. Charalampopoulos, DA Perley, AA Breeveld, KL Page, SR Oates, RAJ Eyles-Ferris , D. P. Malesani, L. Izzo, M. R. Goad, P. T. O’Brien, J. P. Osborne, B. Sparovati, 7. September 2023, Naturastronomie.
doi: 10.1038/s41550-023-02073-j