Hubble findet ein hungriges schwarzes Loch, das einen eingefangenen Stern in Donutform verwandelt

Schwarze Löcher sind Sammler, keine Jäger. Sie lauern, bis ein Unglücksstern vorbeizieht. Wenn der Stern nahe genug kommt, reißt ihn der Gravitationsgriff des Schwarzen Lochs heftig auseinander und verschlingt achtlos seine Gase, während er intensive Strahlung ausspuckt.

Astronomen haben mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA die letzten Momente eines Sterns detailliert aufgezeichnet, während er von einem Schwarzen Loch verschlungen wird.

Diese werden als „Gezeitenstörungsereignisse“ bezeichnet. Aber die Formulierung täuscht über die komplexe, rohe Gewalt einer Begegnung mit einem Schwarzen Loch hinweg. Es besteht ein Gleichgewicht zwischen der Schwerkraft des Schwarzen Lochs, die die Sterne anzieht, und der Strahlung, die die Materialien ausstößt. Mit anderen Worten, Schwarze Löcher sind ungeordnete Esser. Astronomen verwenden Hubble, um die Details dessen aufzudecken, was passiert, wenn ein eigensinniger Stern in den Gravitationsabgrund stürzt.

Hubble kann das Chaos des Gezeitenereignisses AT2022dsb nicht aus der Nähe fotografieren, da der zerquetschte Stern fast 300 Millionen Lichtjahre entfernt im Herzen der Galaxie ESO 583-G004 liegt. Aber Astronomen nutzte Hubbles starke UV-Empfindlichkeit, um das Licht des gezackten Sterns zu untersuchen, das Wasserstoff, Kohlenstoff und mehr enthält. Spektroskopie liefert forensische Hinweise auf Mord an Schwarzen Löchern.

Ungefähr 100 Gezeitenstörungsereignisse in der Umgebung Schwarze Löcher wurden von Astronomen mit verschiedenen Teleskopen entdeckt. Die NASA berichtete kürzlich, dass mehrere ihrer Hochenergie-Weltraumobservatorien haben ein weiteres Gezeitenstörungsereignis durch Schwarze Löcher entdeckt am 1. März 2021, und es geschah in einer anderen Galaxie. Anders als bei den Hubble-Beobachtungen wurden die Daten unter Röntgenlicht von einer extrem heißen Korona um das Schwarze Loch gesammelt, die sich bildete, nachdem der Stern bereits auseinandergerissen worden war.

„Es gibt jedoch immer noch sehr wenige Gezeitenereignisse, die in beobachtet werden ultraviolettes Licht Angesichts der Beobachtungszeit. Das ist wirklich bedauerlich, weil man aus ultravioletten Spektren viele Informationen gewinnen kann“, sagte Emily Engelthaler vom Zentrum für Astrophysik | Harvard & Smithsonian (CfA) in Cambridge, Massachusetts. „Wir sind aufgeregt, weil wir diese Details darüber erhalten können, was die Trümmer tun. Das Gezeitenereignis kann uns viel über ein Schwarzes Loch verraten.” Änderungen im Zustand des dem Untergang geweihten Sterns treten in der Größenordnung von Tagen oder Monaten auf.

Für jede gegebene Galaxie mit einem ruhenden supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum wird geschätzt, dass die Sternenzerkleinerung nur wenige Male alle 100.000 Jahre auftritt.

Dieses AT2022dsb-Sternkollationsereignis wurde erstmals am 1. März 2022 von der erfasst Automatisierte Himmelsdurchmusterung für Supernovae (ASAS-SN oder “Assassin”), eine Reihe von bodengestützten Teleskopen, die etwa einmal pro Woche den extragalaktischen Himmel durchmustern, um heftige, variable und vorübergehende Ereignisse zu entdecken, die unser Universum formen. Diese energetische Kollision war nahe genug an der Erde und hell genug für Hubble-Astronomen, um UV-Spektroskopie über einen längeren Zeitraum als normal durchzuführen.

„Normalerweise sind diese Ereignisse schwer zu beobachten. Möglicherweise erhalten Sie einige Beobachtungen früh in der Störung, wenn es sehr hell ist. Unser Programm unterscheidet sich darin, dass es einige Gezeitenereignisse über ein Jahr betrachtet, um zu sehen, was passiert.“ sagte Peter Maksym von CfA. „Wir haben dies früh genug gesehen, um es in diesen sehr intensiven Akkretionsstadien von Schwarzen Löchern beobachten zu können. Wir haben gesehen, wie die Akkretionsrate mit der Zeit abfällt.“

Spektroskopische Daten von Hubble werden so interpretiert, dass sie von einem sehr hellen, heißen, ringförmigen Gasgebiet stammen, das einst der Stern war. Dieser als Torus bezeichnete Bereich hat die Größe des Sonnensystems und wirbelt um ein Schwarzes Loch in der Mitte herum.

„Wir schauen irgendwo auf den Rand dieses Donuts. Wir sehen a Sternenwind des Schwarzen Lochs, das über die Oberfläche fegt und mit einer Geschwindigkeit von 20 Millionen Meilen pro Stunde (drei Prozent der Lichtgeschwindigkeit) auf uns zugeschleudert wird“, sagte Maksym. „Wir sind wirklich noch dabei, das Ereignis herauszufinden. Du zerkleinerst den Stern und dann ist da noch dieses Material, das sich seinen Weg in das Schwarze Loch bahnt. Und so haben Sie Muster, bei denen Sie glauben zu wissen, was vor sich geht, und dann haben Sie das, was Sie tatsächlich sehen. Es ist ein spannender Ort für Wissenschaftler: direkt an der Schnittstelle von Bekanntem und Unbekanntem.“

Die Ergebnisse wurden auf dem 241. Treffen der American Astronomical Society in Seattle, Washington, vorgestellt.